ફોટોડિટેક્ટરની બેન્ડવિડ્થ અને જવાબદારી

ની બેન્ડવિડ્થ અને જવાબદારીફોટોડિટેક્ટર
પસંદ કરતી વખતેInGaAs ફોટોડિટેક્ટર, દરેકને સમાન સ્પષ્ટીકરણો જોઈએ છે: 10 GHz થી ઉપરની બેન્ડવિડ્થ અને 0.9 A/W થી ઉપરની પ્રતિભાવશીલતા. ડેટા મેન્યુઅલને ફ્લિપ કર્યા પછી, મેં જોયું કે આ બે નંબરો ક્યારેય એક જ ઉપકરણ પર દેખાતા નથી. ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ પ્રતિભાવશીલતા ફક્ત 0.5 A/W અથવા તેનાથી પણ ઓછી છે, અને ઉચ્ચ પ્રતિભાવશીલતા બેન્ડવિડ્થ ફક્ત થોડાક સો MHz છે. આ ઉત્પાદક સાથે કોઈ તકનીકી સમસ્યા નથી - બેન્ડવિડ્થ અને પ્રતિભાવશીલતા ભૌતિકશાસ્ત્રમાં સ્વાભાવિક રીતે વિરોધાભાસી છે, અને તમે તેને બંને રીતે મેળવી શકતા નથી.
બેન્ડવિડ્થ અને રિસ્પોન્સિબિલિટી એક સહજ ભૌતિક વિરોધાભાસ છે, જે શોષણ સ્તરની જાડાઈના નિર્ણાયક પરિમાણમાં મૂળ ધરાવે છે. શોષણ સ્તરની જાડાઈ વધારવાથી ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થઈ શકે છે (તેથી જવાબદારીમાં વધારો થાય છે), પરંતુ તે ચાર્જ કેરિયર્સના ટ્રાન્ઝિટ સમયને લંબાવશે (તેથી બેન્ડવિડ્થ ઘટશે); ઊલટું. તેથી, પ્રમાણભૂત PIN ફોટોડિટેક્ટરની ડિઝાઇનમાં, બંને એક સાથે પ્રાપ્ત કરી શકાતા નથી અને સમાધાન કરવું આવશ્યક છે.
ઉદ્યોગ પ્રગતિ યોજના:
આ લેખમાં આ વિરોધાભાસને તોડવા માટે ત્રણ ઉચ્ચ-સ્તરીય તકનીકી ઉકેલો રજૂ કરવામાં આવ્યા છે:
વેવગાઇડ ટાઇપ ડિટેક્ટર (WGPD): ચાર્જ કેરિયર્સની ડ્રિફ્ટ દિશાથી પ્રકાશના પ્રસાર દિશાને અલગ કરે છે, અને એક સાથે ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ (>40 GHz) અને ઉચ્ચ પ્રતિભાવશીલતા (>0.9 A/W) પ્રાપ્ત કરી શકે છે, પરંતુ પ્રક્રિયા જટિલ છે અને કિંમત ઊંચી છે.
યુનિડાયરેક્શનલ કેરિયર ટ્રાન્સપોર્ટ ફોટોડિટેક્ટર (UTC-PD): ડ્રિફ્ટ માટે ફક્ત હાઇ-સ્પીડ ઇલેક્ટ્રોનનો ઉપયોગ કરીને, ઓછી ગતિના છિદ્રોની સંક્રમણ સમય મર્યાદાને દૂર કરીને, તે અત્યંત ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ (>100 GHz) પ્રાપ્ત કરી શકે છે અને સામાન્ય રીતે હાઇ-સ્પીડ કોમ્યુનિકેશન અને ટેરાહર્ટ્ઝ ક્ષેત્રોમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે.
રેઝોનન્ટ કેવિટી એન્હાન્સ્ડ ફોટોડિટેક્ટર (RCE): પાતળા શોષણ સ્તરની અંદર પ્રકાશ શોષણ વધારવા માટે ઓપ્ટિકલ રેઝોનન્ટ કેવિટીનો ઉપયોગ કરીને, તે ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ જાળવી રાખીને ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરી શકે છે, પરંતુ ઓપરેટિંગ બેન્ડવિડ્થ (સ્પેક્ટ્રલ રેન્જ) ખૂબ જ સાંકડી છે.
પ્રોજેક્ટ પસંદગી માટે સૂચનો:
જરૂરિયાતોની પ્રાથમિકતા સ્પષ્ટ કરો: સૌપ્રથમ, સિસ્ટમ સિગ્નલ બેન્ડવિડ્થ (3 ગણા માર્જિન સાથે) ના આધારે ફોટોડિટેક્ટર માટે લઘુત્તમ બેન્ડવિડ્થ આવશ્યકતા નક્કી કરો, અને પછી આ સ્થિતિમાં સૌથી વધુ પ્રતિભાવશીલતા ધરાવતું મોડેલ પસંદ કરો.
સિસ્ટમ સ્તરના સૂચકાંકો પર ધ્યાન આપો: ફોટોડિટેક્ટરનું મૂલ્યાંકન કરતી વખતે, ફક્ત જવાબદારી જ નહીં, પરંતુ અવાજ સમકક્ષ શક્તિ (NEP) અને સિસ્ટમ સંવેદનશીલતા પર ધ્યાન આપવું જોઈએ, કારણ કે ઉચ્ચ જવાબદારી ઉચ્ચ અવાજ સાથે હોઈ શકે છે.
ધ્યાનમાં લોAPD ફોટોડિટેક્ટરઓછી શક્તિવાળા દૃશ્યોમાં: જ્યારે ઘટના પ્રકાશ શક્તિ ખૂબ ઓછી હોય છે (જેમ કે <-30 dBm), ત્યારે હિમપ્રપાત ફોટોડાયોડ (APD ફોટોડિટેક્ટર) ના આંતરિક લાભનો ઉપયોગ પ્રતિભાવના અભાવને વળતર આપવા માટે કરી શકાય છે, પરંતુ તેના વધારાના અવાજ પર ધ્યાન આપવું જોઈએ.
ઉચ્ચ જરૂરિયાતો અને ઉચ્ચ બજેટ સાથે WGPD પસંદ કરવું: જ્યારે સિસ્ટમને ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ (>20 GHz) અને ઉચ્ચ પ્રતિભાવશીલતા (>0.8 A/W) બંનેની જરૂર હોય, ત્યારે માનક PIN ડિટેક્ટર આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરી શકતા નથી, અને વેવગાઇડ પ્રકારના ડિટેક્ટર (WGPD) ને સીધા ધ્યાનમાં લેવા જોઈએ.
નિષ્કર્ષ:
સ્ટાન્ડર્ડનો બેન્ડવિડ્થ રિસ્પોન્સિવિટી ટ્રેડ-ઓફપિન ફોટોડિટેક્ટરએક સહજ ભૌતિક મર્યાદા છે. તેને ખરેખર તોડવા માટે, ઉપકરણ માળખામાં નવીનતાની જરૂર છે જેથી પ્રકાશ શોષણ માર્ગને વાહક પરિવહન માર્ગથી ભૌતિક રીતે અલગ કરી શકાય. ઉચ્ચ સ્તરના ઉકેલોમાં ઉત્તમ પ્રદર્શન હોય છે પરંતુ ઊંચા ખર્ચ હોય છે, તેથી એન્જિનિયરિંગ પ્રેક્ટિસમાં, ચોક્કસ એપ્લિકેશન દૃશ્યો, પ્રદર્શન આવશ્યકતાઓ અને બજેટ વચ્ચે સમાધાન કરવું હજુ પણ જરૂરી છે.