Нещодавно Університет науки і технологій Китаю, Чжан Джун та інший Спільний Нанкінський університет, Лу Хай, команда Чжан Ронг у напрямку ультрафіолетової смуги однофотонного Lidar досягла нового прогресу, завдяки проектуванню та підготовці однофотонних лавинних технологій, розроблених технологій зчитування реконструкції, що займається активітом, що займається ґрунтом, що займається відновленням відновлення, розроблене практикувальним значенням ґрунтова діяльність Однофотонний детектор, використовуючи детектор вперше для реалізації системи озонової озонової системи з однофотонним диференціальним поглинанням та реалізації моніторингу концентрації озону в діапазоні висоти 1 ~ 3,5 км.
Ультрафіолетова технологія виявлення однофотонів відіграє важливу роль у сценаріях застосування, таких як атмосферний моніторинг, виявлення хвостового полум'я, виявлення електричної дуги та попередження пожежі. Труби фотомультиплієри-це традиційні однофотонні пристрої детектора в УФ-діапазоні, але вони мають недоліки низької чутливості, короткий час життя, чутливість до магнітного поля тощо, і не можуть стабільно працювати протягом тривалого періоду в суворих умовах (висока температура, вібрація, сильне випромінювання). Навпаки, широкосмуговий напівпровідник 4H-SIC-матеріал, що характеризується високою теплопровідністю, високою радіаційною стійкістю, високою швидкістю дрейфу насичення електронів та стабільними показниками, має значні переваги продуктивності матеріалів у розробці нових однофотонних детекторів ультрафіолетового напівпровідника. Однак тривалий час індекс продуктивності поодиноких детекторів фотонів, заснованого на цьому матеріалі, є поганим, особливо ефективність виявлення дуже низька, а темна кількість кількості дуже висока, що робить цей тип одиночного детектора фотона не має практичного значення.
In recent years, a team from the University of Science and Technology of China (USTC) and Nanjing University (NU) has made a series of breakthroughs in the joint research on ultraviolet semiconductor single-photon detectors.2023, the team optimized the new tilted-table structure and preparation process of 4H-SiC single-photon avalanche photodiodes and developed passive-quenching and active-recovering readout circuit Технологія і вперше розробила мініатюризований 4-годинний однофотонний детектор прототипу практичної цінності, який вперше використовувався як прототип. Прототип однофотонного детектора з ефективністю виявлення 10,3% та темною кількістю кількості 133 ккс у діапазоні 266 нм [Rev. Наук. Інструкція. 94, 033101 (2023)]. Відтоді дослідницька група використовувала детектор, щоб продемонструвати перший однофтотонний експеримент з однофотоновим зображенням у ультрафіолетовому (УФ) діапазоні, що досягає однофотонової візуалізації з роздільною здатністю зображення 192 × 192 пікселів та частотою кадрів 4 кадрів в секунду при отриманій інтенсивності світла близько 6 PW.
Рис. 1. (A) 4H-SIC однофотонна лавина лавинної структури; (b) Активне загартування активного ланцюга зчитування відновлення
Виходячи з цього, дослідницька група продовжувала працювати над індексом ефективності однофотонних детекторів 4H-SIC. З одного боку, ефективність виявлення пристрою однофотону була покращена завдяки ітеративно оптимізації структури та процесу фотодіодного однофотонного лавин 4H-SIC; З іншого боку, був розроблений новий тип активного вжиття схеми зчитування активного відновлення для однофотонового фотодіодного пристрою 4H-SIC, який фактично придушив ймовірність зворотного подушання детектора і значно покращив кількість кількості насичення одночасно. Після характеристики новий детектор має ефективність виявлення 16,6% у діапазоні 266 нм, темний показник кількості 138 ккс, ймовірність після натискання 2,7% та кількість кількості насичення 13 МКП, що в основному відповідає вимогам продуктивності однофотонних детекторів для однофотонних програм для однофотонних лідин.
The research team used the detector for the first time in the single-photon differential absorption ozone LIDAR system to carry out related applications, the LIDAR system will be 289nm and 316nm pulsed laser vertical emission into the atmosphere at the same time, due to the ozone molecules of the two wavelengths of the laser absorption coefficient of the two wavelengths of the laser, through the Порівняння двох швидкостей ослаблення лазерного ехо -сигналу може бути здійснено обернено атмосферну концентрацію озону на різних висотах. Для порівняння даних сигнали ехо були розділені на два шляхи, виявляли та перевернуті традиційною трубкою фотомультипліпера та новим однофотоновим детектором 4H-SIC відповідно, а експериментальні результати показали, що розподіл концентрації озону в діапазоні 1 ~ 3,5 км за допомогою двох детекторів були високозапженними з безперервних характеристик. Вищезазначена робота забезпечує високоефективне та дуже екологічне практичне рішення для однофотонного лідара в УФ-діапазоні.
Рис. 2. Однофотонна диференціальна система озонової озонової системи. (а) схематична схема; (b) Постійне спостереження за концентрацією озону
