Недавно, Университет науки и технологии Китая, Чжан Джун и другие совместные нанкинские университеты, Лука, Чжан Ронг, в направлении ультрафиолетовой полосы однофотонной лидар, достигли нового прогресса благодаря проектированию и подготовке однофотонной лавенской фотодиоды, основанной на 4H-сик-материалах. Полупроводник однофотонного детектора, впервые с использованием детектора для реализации системы с дифференциальным поглощением однофотонного дифференциального поглощения и реализации мониторинга концентрации озона в диапазоне высот 1 ~ 3,5 км.
Технология обнаружения однофотонного ультрафиолета играет важную роль в сценариях применения, таких как атмосферный мониторинг, обнаружение пламени хвостового пламени, обнаружение электрического дуги и предупреждение о пожаре. Photomultiplieble Tribes представляют собой традиционные однофотонные устройства детектора в УФ-полосе, но они имеют недостатки низкой чувствительности, короткой жизни, чувствительности магнитного поля и т. Д., И не могут работать в течение длительного периода времени в суровых условиях (высокая температура, вибрация, сильная излучение). Напротив, широкополосный полупроводник 4H-SIC материал, характеризующийся высокой теплопроводностью, высокой устойчивостью к радиации, высокой скоростью дрейфа насыщенности электронами и стабильными характеристиками, обладает значительными преимуществами производительности материала при разработке новых ультрафиолетовых полупроводниковых детекторов с однофотонными детекторами. Тем не менее, в течение долгого времени индекс производительности однократных фотонных детекторов на основе этого материала плохой, особенно эффективность обнаружения очень низкая, а скорость темного количества очень высока, что делает этот тип однократного детектора фотонов не имеет практического значения.
В последние годы команда из Университета науки и технологий Китая (USTC) и Университета Нанкин (NU) провела серию прорывов в совместных исследованиях ультрафиолетовых полупроводниковых детекторов с однофотонным процессом. Технология схемы и впервые разработала миниатюрированный прототип однофотонного детектора 4H-SIC, который впервые использовался в качестве прототипа. Прототип однофотонного детектора с эффективностью обнаружения 10,3% и темной скоростью 133 км / с в полосе 266 нм [Rev. Наука Инструмент. 94, 033101 (2023)]. С тех пор исследовательская группа использовала детектор, чтобы продемонстрировать первый эксперимент с однофотонной визуализацией в однофотонной визуализации в ультрафиолетовой (УФ)-полосе, достигнув с помощью однофотонной визуализации с разрешением визуализации 192 × 192 пикселей и частотой кадров 4 кадров в секунду при полученной интенсивности света около 6 фунтов.
Рис. 1. (A) 4H-SIC Однофотонная лавиновая структура фотодиода; (б) Активное гашение активного схемы считывания восстановления
Исходя из этого, исследовательская группа продолжала работать над индексом эффективности однофотонных детекторов 4H-SIC. С одной стороны, эффективность обнаружения однофотонного устройства была улучшена путем итеративной оптимизации однофотонной структуры и процесса фотодиода 4H-SIC; С другой стороны, был разработан новый тип схемы считывания активного активирования активного активирования для устройства с однофотонным лавиодом 4H-SIC, которое эффективно подавляло вероятность обратной импульсы детектора и значительно улучшила скорость количества насыщений одновременно. После характеристики новый детектор обладает эффективностью обнаружения 16,6% в полосе 266 нм, скорость темного количества 138 км / с, вероятность пост-импульса 2,7% и скорость количества насыщений в 13 МСн, что в основном соответствует требованиям к производительности однофотонных детекторов для применений однофотонных лидаров.
Исследовательская группа впервые использовала детектор в системе озоновой лидарной лидарной лидарной системы для выполнения связанных применений, лидарная система будет составлять 289 нм и 316 нм, и импульсное лазерное излучение в атмосферу одновременно из-за двойной длины поглощений в течение двух волн, поглощающих двойной длины, двух волнообразной длины. Из двух лазерных эха скорость ослабления сигнала может быть выполнена обратно пропорционально атмосферной концентрации озона на разных высотах. Чтобы сравнить данные, сигналы Echo были разделены на два пути и обнаружены и инвертированы с традиционной фотоумножильной трубкой и новым однофотонным детектором 4H-SIC, соответственно, и экспериментальные результаты показали, что распределения концентрации озона в диапазоне 1 ~ 3,5 км с использованием двух детекторов были очень совместными с внедренными показателями. Вышеуказанная работа обеспечивает высокопроизводительное и экологически чистое практическое решение для однофотонного лидара в УФ-полосе.
Рис. 2. Однофотонная дифференциальная абсорбционная лидарная система. (а) схематическая диаграмма; (б) непрерывное наблюдение концентрации озона
