観察されているのは、InGaAs アバランシェ光検出器です。暗闇でも光が当たり、入射光を電気信号に変換します。これらは、インジウムガリウムヒ素の光感応性材料で作られています。ノズルから光子が放出されると、光子は溶けて検出器内で電子を生成します。ここで、物質はこれらのくしゃくしゃになった電子を通過させ、その結果、ほとんど無視できる量の電気が発生します。これを定量化すれば、検出器がどのように動作するかがわかります。
アバランシェ光検出器の性質を考えると、InGaAs デバイスはこの微弱な電流を増幅するだけです。その結果、ほんのわずかな光でも、本質的に巨大な電気信号 (通常の小さなろうそくが異常に小さな電気信号を点灯する) を引き起こすことができます。この増幅により、物事を観察して研究しようとするときに感度が向上します。乗算を実行するために使用される手法は、アバランシェ乗算です。入射光に十分なエネルギーがある場合、物質内の電子は原子から別の原子に暴走し、追加の電荷を放出します。そして、これがループ内で繰り返され、元の電流を無限に拡大するプロセスです。
すべてのアプリケーションの中で、InGaAs アバランシェ光検出器は主に使用され、ほとんどの分野で幅広く使用されています。最も重要なのは通信です。ここでは、光ファイバー通信システムで光信号を感知するために使用されています。これは、電話やインターネットなど、ほとんどの最新システムが長距離通信で使用している光パルスには最適です。ただし、何年も後には超高精度の検出器が必要になります。InGaAs アバランシェ光検出器 (APD) も、ゲインが非常に高く、単一の光子と同じくらい低い光レベルを検出できるため、これに適していますが、比較的簡単に処理できる強力な信号を生成します。
分光法 (衛星マッピング技術) InGaAs アバランシェフォトダイオードは、分光法の分野で多くの用途があります。分光法は、物質によって放出または吸収される光を分析できるツールです。InGaAs アバランシェ光検出器は、光の色と波長を見ることができます。スペクトルは指紋に似ており、見ているものを特徴付ける固有の化学特性です。これは、化学と材料科学の世界で特に役立ちます。
InAs/AlGaSb、In 0.53 Ga 0.47 As APD は、他のタイプの検出器に比べて次の点で優れています。まず、近赤外光波長 (どちらも人間の目には見えず、多くのアプリケーションで必要) によく反応し、特に吸収係数が高くなっています89091011。高感度の検出器は非常に微弱な信号を見逃す可能性があり、入力回路を備えた検出器は応答時間が遅く、精度が低い状態になる可能性があり、長い信号露出期間 (科学実験など) にわたって検出器の動作点の安定性を向上させる必要があります。RIEZLER センサー/モニターなど。
たとえば、μW レベルのレーザー信号を検出するために LiDAR システムで光検出によく使用される InGaAs アバランシェ光検出器などです。この用語は、ポリシー画像と言い換えることができ、シナリオの詳細まで明確に定義します。これは、安全に運転するために自律走行車が停止するか障害物を回避するかを知る必要がある自動運転車などのアプリケーションにとって重要です。これらのセンサーがなければ、車は安全に操縦することが困難になります。
このデータセットは、医療用画像を作成するための基礎にもなります。900~1300 nm の近赤外線は、可視光線の周波数に比べて人体組織への浸透性が高く、これが、内部の解剖学的構造を見るための優れた画像ツールとして使用されている主な理由です。シリコンのアバランシェ光検出器では、ピクセルの近くに増幅器を含める必要がありましたが、これらの小型チップで InGaAs を使用すると、高ゲイン検出を使用してより強力な信号が直接生成されます。この特性は、シリコンの波長範囲をわずかに超えて赤外線の一部にまで拡張されました。これらの近赤外線周波数を検出して読み取ることで、医師は本質的に X 線のような視覚を得ることができます。この技術はヘルスケアを変えており、患者の転帰にもそれが表れています。
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