12-mal emfindlichere 1500-nm-InGaAs-APDs
Bis zu 50 % höhere LiDAR-Auflösung
Eine im Vergleich zu herkömmlichen InGaAs-Avalanche-Photodioden zwölfmal höhere LiDAR-Bildauflösung bei gleicher Laserleistung, bis zu 30 % kleinere und leichtere Systeme sowie bis zu 40 % geringere Systemkosten versprechen die neuen 1550-nm-Sensoren von Phlux.
Es sind die ersten Produkte des Start-ups Phlux Technology, einem Spin-off der britischen Universität Sheffield. Das auf Avalanche-Photodioden-/APD-Infrarot-/IR-Sensoren spezialisierte Unternehmen die Infrarot-Sensorik revolutionieren. Und das könnte durchaus gelingen, denn die 1550-nm-Sensoren der Aura-Reihe, die auf der eigenen Noiseless-InGaAs-APD-Technologie basieren, sind laut Hersteller zwölfmal empfindlicher als herkömmliche InGaAs-APDs der Spitzenklasse. Damit ließe sich der Betriebsbereich von LiDAR, Laser-Entfernungsmessern und Glasfaser-Prüfgeräten um bis zu 50 % erweitern. Und das einfach, indem die neuen Sensoren als Ersatz für bestehende Komponenten im SMD- oder TO-Gehäuse eingesetzt werden.
Die Noiseless-InGaAs-APD-Technik...
...von Phlux wurde durch Hinzufügen einer Antimonlegierung zum Fertigungsprozess von Verbindungshalbleitern entwickelt. Die Sensoren können mit APD-Verstärkungen von bis zu 120 betrieben werden, so dass selbst kleinste Signale oberhalb des Grundrauschens eines angeschlossenen Transimpedanzverstärkers (TIA) verstärkt werden können.
Ein weiterer Vorteil der Aura-APDs...
...ist ihre schnelle Erholung nach Überlastung, so dass sich auch schwächere Sekundärimpulse, die dicht auf einen großen Impuls folgen, erfassen lassen.
Die eingangs erwähnte Größen- und Kostenreduzierung ergibt sich aus der Verwendung von Lasern mit geringerer Leistung und kleineren optischen Aperturen, ohne Beeinträchtigung der Systemleistungsfähigkeit. Außerdem vereinfacht sich das Wärmemanagement, da Aura-APDs bei bis zu +85 °C ohne Leistungseinbußen arbeiten – das ist eine deutlich höhere Temperatur als bei herkömmlichen Bauteilen.
Die Sensoren Aura APD 200 (200 µm optische Apertur) und Aura APD 80 (80 µm optische Apertur) sind als Bare-Die oder in den Standardgehäusen SMD, Chip-on-Submount und TO-46 erhältlich, die MIL-STD 883 erfüllen.
Typische Leistungsmerkmale...
...für beide Sensoren sind eine Empfindlichkeit von 0,98 A/W bei 1550 nm, ein Spektralbereich von 950 bis 1700 nm und ein Zusatzrauschfaktor von 1,86 bzw. 1,08 bei einer Lawinenverstärkung von 40 bzw. 10.
Bei einer Verstärkung von 10 beträgt die rauschäquivalente Leistung der Aura-APD-200-Diode 17 fW/Hz0,5, ihre Kapazität 2,4 pF und ihre Grenzfrequenz 0,7 GHz. Die entsprechenden Werte für Aura APD 80 liegen bei 11,1 fW/Hz0,5; 0,6 pF und 1,8 GHz.
Beide Sensoren arbeiten mit...
...einer Betriebsspannung von -55 bis -65 V und weisen eine Durchbruchspannung von -65 V auf. Ihr Betriebstemperaturbereich erstreckt sich von -40 bis +85 °C.
»Unsere Noiseless-APD-Technik...
...ist ein Leistungssprung und bietet Vorteile für jedes Unternehmen, das mit 1550-nm-Lasern arbeitet«, sagt Ben White, CEO von Phlux. »LiDAR im Automotive-Bereich ist eine spannende Anwendung, bei der sich der Wechsel von 905- zu 1550-nm-Lasern beschleunigt – nicht zuletzt, weil letztere sicherer für die Augen sind. Aber auch in der Telekommunikation, bei Laserentfernungsmessern, in der Bildgebung, Spektroskopie, Gassensorik und bei Glasfaser-Prüfgeräten, insbesondere bei optischen Zeitbereichsreflektometern, bieten sich enorme Möglichkeiten für unsere Produkte.«
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