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美国开发出可保护人眼安全的高功率雪崩光电二极管

原标题:美国开发出可保护人眼安全的高功率雪崩光电二极管

【据美国物理学组织网站2020年5月27日报道】美国弗吉尼亚大学和德克萨斯大学-奥斯汀分校的电气和计算机工程师们开发出了一种雪崩光电二极管,其性能达到了前所未有的水平,具有改变下一代夜视成像和光探测及测距(LiDAR)接收器的潜能。在光探测及测距方面,该团队的低噪声、2微米波长的雪崩光电二极管能够以不损伤人眼的方式实现更高功率运行。

该研究论文《2微米波长的的低噪高温AlInAsSb/GaSb雪崩光电二极管》(Low-noise high-temperature AlInAsSb/GaSb avalanche photodiodes for 2-μm applications)于2020年5月18日发表于《自然光子学》(Nature Photonics)期刊,该月刊是光产生、操控和探测等领域最权威的期刊之一。

该研究工作受到了美国国防部高级研究计划局(DARPA)和美国陆军研究实验室的资助,德克萨斯大学-奥斯汀分校的先进半导体外延实验室采用分子束外延法开发出一种由铝、铟、砷和锑组成的合金,该合金结合了长波长灵敏度、超低噪声和实现低暗电流所需的设计灵活性,这是现有的低噪声雪崩光电二极管材料技术所不具备的。

研究人员表示:“我们能够将晶体生长过程控制到单原子尺度,使我们能够合成自然界中不存在的,并且在设计上具备高效光敏二极管所需基础材料特性的理想晶体。”

该团队的雪崩光电二极管是紧凑型高灵敏度探测及测距接收器的理想解决方案。许多探测及测距应用,如机器人、自主车辆、大面积监控和地形测绘等,都需要能够检测到从远处物体反射的大衰减光信号的高分辨率的传感器。然而,人眼的安全问题限制了这些下一代探测及测距系统的应用,因为所需的较高的激光功率将会增加人眼损伤的风险。

研究人员称:“2微米波长窗口是探测及测距系统的理想选择,因为它既能保证人眼安全,又能扩大探测范围。预计我们的雪崩光电二极管将会促进许多受益于高灵敏度探测器的关键技术的发展。”

该研究工作正被转移到英国的IQE公司的代工厂和美国的洛克希德-马丁公司,以开发具有读出电路的光电二极管阵列。未来,该工作将集中在实现近室温下的低噪声工作,将工作波长进一步延伸至红外,以及将灵敏度提升至单光子水平。(国家工业信息安全发展研究中心 刘彧宽)

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