לאחרונה, אוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין, ג'אנג ג'ון ואוניברסיטת ננג'ינג משותפת אחרת, Lu Hai, צוות ג'אנג רונג בכיוון של הלהקה האולטרה-סגולה לידרון לידרון יחיד התקדמה חדשה, באמצעות תכנון והכנת טכנולוגיית פעילה של מעגלים פעילים, פיתחה מעגלים פעילים, פיתח מעגל פעילים, פיתול מעגל פעילים, מעגל פעילות של מעגלים פעילים, פעילה, גלאי מוליכים למחצה מוליכים חד-פעמיים, המשתמש בגלאי לראשונה כדי לממש את מערכת LiDar של ספיגת דיפרנציאל חד-פוטונית, ולממש את ניטור ריכוז האוזון בטווח הגובה של 1 ~ 3.5 ק"מ.
טכנולוגיית גילוי פוטונים יחידה של UV ממלאת תפקיד חשוב בתרחישי יישומים כמו ניטור אטמוספרי, גילוי להבת זנב, איתור קשת חשמלית ואזהרת אש. צינורות פוטו-מכפילים הם מכשירי גלאי חד-פוטונים מסורתיים ברצועת ה- UV, אך יש להם חסרונות של רגישות נמוכה, חיים קצרים, רגישות לשדה מגנטי וכו ', ואינם יכולים לעבוד יציב במשך תקופה ארוכה בסביבות קשות (טמפרטורה גבוהה, רטט, קרינה חזקה). לעומת זאת, החומר 4H-SIC המוליך למחצה רחב-פס, המאופיין במוליכות תרמית גבוהה, עמידות בפני קרינה גבוהה, קצב סחף רוויה באלקטרונים גבוה וביצועים יציבים, יש יתרונות משמעותיים לביצועים חומריים בפיתוח גלאים חדשים של מוליכים למחצה אולטרה סגול. עם זאת, במשך זמן רב, מדד הביצועים של גלאי פוטון בודדים המבוססים על חומר זה הוא ירוד, במיוחד יעילות הגילוי נמוכה מאוד וקצב הספירה האפל הוא גבוה מאוד, מה שהופך את הסוג הזה של גלאי פוטונים יחיד אין ערך מעשי.
בשנים האחרונות, צוות מאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין (USTC) ואוניברסיטת נאנג'ינג (NU) ביצע סדרה של פריצות דרך במחקר המשותף בנושא מוליכים למחצה אולטרה סגולת-מוליכים יחידים. טכנולוגיית מעגלים, ולראשונה, פיתחה אב-טיפוס של גלאי פוטונים יחיד עם מינוס-SIC עם ערך מעשי, ששימש לראשונה אב-טיפוס לראשונה. אב-טיפוס של גלאי פוטון יחיד עם יעילות גילוי של 10.3% ושיעור ספירה כהה של 133 ק"ק בפס 266 ננומטר [Rev. מדע. כלי. 94, 033101 (2023)]. מאז, צוות המחקר ניצל את הגלאי כדי להדגים את ניסוי ההדמיה היחיד-פוטון יחיד-פוטון יחיד בלהקה האולטרה סגולה (UV), והשיג הדמיה חד-פוטונית עם רזולוציית הדמיה של 192 × 192 פיקסלים וקצב מסגרת של 4 fps בעוצמת אור שהתקבלה של בערך 6 PW.
איור 1. (א) מבנה פוטודיוד מפולת מפולת יחידה 4H-SIC; (ב) מעגל קריאת התאוששות פעיל פעיל
על בסיס זה, צוות המחקר המשיך לעבוד על מדד הביצועים של גלאי פוטון יחיד 4H-SIC. מצד אחד, יעילות הגילוי של המכשיר חד-פעמי של המכשיר שופרה על ידי אופטימיזציה של מבנה הפוטודיודה הפוטו-פוטו-פוטו-פוטו של 4H-SIC. מצד שני, פותח סוג חדש של מעגל קריאה פעיל-ריגוי פעיל למכשיר הפוטו-פוטון של 4H-SIC עם פוטו-פוטון חד-פוטוני, שדיכא למעשה את ההסתברות לפועם גב גלאי ושיפר משמעותית את קצב ספירת הרוויה במקביל. לאחר אפיון, לגלאי החדש יעילות גילוי של 16.6% בפס 266 ננומטר, שיעור ספירה אפל של 138 קק"ש, הסתברות שלאחר הדלפה של 2.7%, ושיעור ספירת רוויה של 13MCPs, אשר למעשה עומד בדרישות הביצועים של גלאי פוטון יחיד ליישומי יחיד של ה- UV.
צוות המחקר השתמש בגלאי בפעם הראשונה במערכת האוזון של ספיגת האוזון של פוטון יחיד בביצוע יישומים קשורים, מערכת LIDAR תהיה 289NM ו- 316NM פועלת פליטה אנכית לפליטה לאטמוספרה של האווירה, בגלל המולקוטות של האווירה של שניים, בין שניים, בין שניים, של שניים, של שניים, של שניים, של שניים, של שניים, של שניים, מבין שני שיעור ההנחתה של האות לייזר ניתן לבצע באופן הפוך את הריכוז האטמוספרי של האוזון בגבהים שונים. על מנת להשוות את הנתונים, אותות ההד חולקו לשני נתיבים והתגלו והפכו עם הצינור המסורתי של הצילום הפוטו-מכוסה והגלאי החדש של 4H-SIC, בהתאמה, והתוצאות הניסוייות הראו כי התפלגות הריכוז האוזון בטווח של 1 ~ 3.5 ק"מ באמצעות שני הגלאים היו מופרכות מאוד עם הביצועים הפוכו. העבודה לעיל מספקת פיתרון מעשי בעל ביצועים גבוהים וסובלניים מאוד לסביבת סביבתית עבור לידר חד-פוטון ברצועת UV.
איור 2. (א) תרשים סכמטי; (ב) התבוננות רציפה בריכוז האוזון
