Integrierte optische Abstandsmessungsdetektoren

Das Ziel dieses Projektes ist die wissenschaftliche Untersuchung fortschrittlicher integrierter Detektoren in PIN- Technologie mit sehr schwach dotiertem intrinsischen Gebiet (I) zwischen P- und N-dotierten Zonen zur optischen Abstandsmessung. Opto elektrische integrierte Schaltungen (OEICs) zeichnen sich durch höhere Bandbreite im Vergleich zu diskretem Aufbau aus, da sie den schnellen Photodetektor und die Ausleseschaltung auf einem Chip enthalten, wodurch Bondpads und Bonddrähte zwischen dem Photodetector und der Ausleseschaltung vermieden werden können. Dadurch eignen sich OEICs neben schnellen optischen Empfängern auch als Abstandsmesssensoren. Langsame Ladungsträgerdiffusion wird in PIN-Technologie vermieden, hingegen beschleunigt schnelle Ladungsträgerdrift den Detektor. Gerade für die neue Forschungsdisziplin der integrierten optischen Abstandsmessung, basierend auf dem Prinzip der Laufzeitmessung, eignen sich die höchst linearen, besonders schnellen und äußerst effizienten PIN-Photodetektoren optimal. Höchste Meßgenauigkeit und große Objektentfernungen sind dadurch bei kleinstmöglicher optischer Pulsleistung erzielbar. Die Abstandsinformation wird durch Korrelation des Sende- und Empfangssignals je nach Sensorkonzept entweder direkt in speziellen Photodetektoren selbst bzw. in neuartigen Ausleseschaltungen gewonnen. Der Fokus liegt dabei jedoch erstmalig auf Korrelations-Detektoren mit PIN-Struktur. Dies sind Bauelemente mit drei bis neun Elektroden, um die Signalkorrelation und Integration bereits im Photodetektor durchzuführen. Neue Ausleseschaltungen werden ebenfalls untersucht. Diese Multi-Elektroden Korrelationsdetektoren erlauben kleine Pixel. Die Anforderungen bezüglich Genauigkeit, Empfindlichkeit, minimale Chipfläche und Augensicherheit stellen hohe Ansprüche für die Erforschung des Sensors bzw. eines Multipixel Sensors mit gleichzeitiger Abstandsmessung in jedem einzelnen Pixel. Bewegte Teile, wie in heutigen 3D-Kameras benötigt, werden vermieden. Anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) werden verwendet, um die neu entwickelten Ansätze experimentell zu verifizieren. Das primäre Ziel dieses Antrages ist die wissenschaftliche Untersuchung von optimalen Methoden für integrierte optische Abstandsmesssysteme. Diese Forschungsergebnisse könnten darüber hinaus viele Anwendungen aus den Bereichen Automobil, Robotik, Unterhaltung und Sicherheitstechnik erschließen sowie eine neue Forschungsrichtung der informatischen Bildverarbeitung initiieren.

Das Ziel dieses Projektes ist die wissenschaftliche Untersuchung fortschrittlicher integrierter Detektoren in PIN- Technologie mit sehr schwach dotiertem intrinsischen Gebiet (I) zwischen P- und N-dotierten Zonen zur optischen Abstandsmessung. Opto elektrische integrierte Schaltungen (OEICs) zeichnen sich durch höhere Bandbreite im Vergleich zu diskretem Aufbau aus, da sie den schnellen Photodetektor und die Ausleseschaltung auf einem Chip enthalten, wodurch Bondpads und Bonddrähte zwischen dem Photodetector und der Ausleseschaltung vermieden werden können. Dadurch eignen sich OEICs neben schnellen optischen Empfängern auch als Abstandsmesssensoren. Langsame Ladungsträgerdiffusion wird in PIN-Technologie vermieden, hingegen beschleunigt schnelle Ladungsträgerdrift den Detektor. Gerade für die neue Forschungsdisziplin der integrierten optischen Abstandsmessung, basierend auf dem Prinzip der Laufzeitmessung, eignen sich die höchst linearen, besonders schnellen und äußerst effizienten PIN-Photodetektoren optimal. Höchste Meßgenauigkeit und große Objektentfernungen sind dadurch bei kleinstmöglicher optischer Pulsleistung erzielbar. Die Abstandsinformation wird durch Korrelation des Sende- und Empfangssignals je nach Sensorkonzept entweder direkt in speziellen Photodetektoren selbst bzw. in neuartigen Ausleseschaltungen gewonnen. Der Fokus liegt dabei jedoch erstmalig auf Korrelations-Detektoren mit PIN-Struktur. Dies sind Bauelemente mit drei bis neun Elektroden, um die Signalkorrelation und Integration bereits im Photodetektor durchzuführen. Neue Ausleseschaltungen werden ebenfalls untersucht. Diese Multi-Elektroden Korrelationsdetektoren erlauben kleine Pixel. Die Anforderungen bezüglich Genauigkeit, Empfindlichkeit, minimale Chipfläche und Augensicherheit stellen hohe Ansprüche für die Erforschung des Sensors bzw. eines Multipixel Sensors mit gleichzeitiger Abstandsmessung in jedem einzelnen Pixel. Bewegte Teile, wie in heutigen 3D-Kameras benötigt, werden vermieden. Anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) werden verwendet, um die neu entwickelten Ansätze experimentell zu verifizieren. Das primäre Ziel dieses Antrages ist die wissenschaftliche Untersuchung von optimalen Methoden für integrierte optische Abstandsmesssysteme. Diese Forschungsergebnisse könnten darüber hinaus viele Anwendungen aus den Bereichen Automobil, Robotik, Unterhaltung und Sicherheitstechnik erschließen sowie eine neue Forschungsrichtung der informatischen Bildverarbeitung initiieren.