Resonancia mejorada de matriz de micropilares de pozo cuántico con ancho de banda ultra estrecho y eficiencia cuántica máxima ultra alta
Autores: Shao, Hanxiao; Xu, Yun; Lv, Longfeng; Cheng, Bo; Song, Guofeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Resonancia mejorada de matriz de micropilares de pozo cuántico con ancho de banda ultra estrecho y eficiencia cuántica máxima ultra alta
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Cámaras infrarrojas
Detección de gas SF6
Fotodetectores infrarrojos de pozo cuántico
Filtros de banda estrecha
Eficiencia cuántica
Matriz de micropilares
Licencia
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Las cámaras infrarrojas con capacidad de detección de banda estrecha se utilizan ampliamente para la detección de gas SF6, que es una parte esencial de la inspección de equipos de energía. La detección de banda estrecha se logra generalmente mediante una combinación de fotodetectores infrarrojos de pozo cuántico (QWIPs) y filtros de banda estrecha. Mejorar la eficiencia cuántica de los QWIPs y reducir el ancho de banda de detección son formas importantes de mejorar el rendimiento de la cámara. En este estudio, se diseña y estudia un dispositivo tipo retroincidente de matriz de micropilares de pozo cuántico dirigido a una longitud de onda central de 10.5 m mediante simulación tridimensional. El mecanismo de funcionamiento del dispositivo se determinó investigando el efecto de la geometría del dispositivo en la eficiencia cuántica. La capacidad de absorción mejorada del dispositivo proviene principalmente de la resonancia de Fabry-Pérot y del efecto antirreflejo. El dispositivo final exhibe una notable eficiencia cuántica máxima del 83% a 10.5 m y un ancho de banda espectral ultraestrecho de 0.2 m. Estas excelentes propiedades se logran sin una película antirreflectante y un filtro de banda estrecha, lo que puede mejorar significativamente la capacidad de banda estrecha y la integración del sistema; la corriente oscura se reduce a 0.2762 veces debido al ciclo de trabajo bajo. Estas propiedades indican que la estructura de la matriz de micropilares de pozo cuántico es de gran importancia para el desarrollo de QWIPs utilizados en la detección de gas.
Descripción
Las cámaras infrarrojas con capacidad de detección de banda estrecha se utilizan ampliamente para la detección de gas SF6, que es una parte esencial de la inspección de equipos de energía. La detección de banda estrecha se logra generalmente mediante una combinación de fotodetectores infrarrojos de pozo cuántico (QWIPs) y filtros de banda estrecha. Mejorar la eficiencia cuántica de los QWIPs y reducir el ancho de banda de detección son formas importantes de mejorar el rendimiento de la cámara. En este estudio, se diseña y estudia un dispositivo tipo retroincidente de matriz de micropilares de pozo cuántico dirigido a una longitud de onda central de 10.5 m mediante simulación tridimensional. El mecanismo de funcionamiento del dispositivo se determinó investigando el efecto de la geometría del dispositivo en la eficiencia cuántica. La capacidad de absorción mejorada del dispositivo proviene principalmente de la resonancia de Fabry-Pérot y del efecto antirreflejo. El dispositivo final exhibe una notable eficiencia cuántica máxima del 83% a 10.5 m y un ancho de banda espectral ultraestrecho de 0.2 m. Estas excelentes propiedades se logran sin una película antirreflectante y un filtro de banda estrecha, lo que puede mejorar significativamente la capacidad de banda estrecha y la integración del sistema; la corriente oscura se reduce a 0.2762 veces debido al ciclo de trabajo bajo. Estas propiedades indican que la estructura de la matriz de micropilares de pozo cuántico es de gran importancia para el desarrollo de QWIPs utilizados en la detección de gas.