સિંગલ ફોટોનInGaAs ફોટોડિટેક્ટર
LiDAR ના ઝડપી વિકાસ સાથે, ધપ્રકાશ શોધઓટોમેટિક વ્હીકલ ટ્રેકિંગ ઇમેજિંગ ટેક્નોલોજી માટે વપરાતી ટેક્નોલોજી અને રેન્જિંગ ટેક્નોલોજીની પણ ઉચ્ચ આવશ્યકતાઓ હોય છે, પરંપરાગત લો લાઇટ ડિટેક્શન ટેક્નોલોજીમાં વપરાતા ડિટેક્ટરની સંવેદનશીલતા અને સમય રિઝોલ્યુશન વાસ્તવિક જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકતું નથી. સિંગલ ફોટોન એ પ્રકાશનું સૌથી નાનું ઉર્જા એકમ છે, અને સિંગલ ફોટોન ડિટેક્શનની ક્ષમતા ધરાવતું ડિટેક્ટર એ ઓછા પ્રકાશની તપાસનું અંતિમ સાધન છે. InGaAs સાથે સરખામણીએપીડી ફોટોડિટેક્ટર, InGaAs APD ફોટોડિટેક્ટર પર આધારિત સિંગલ-ફોટન ડિટેક્ટરમાં ઉચ્ચ પ્રતિભાવ ગતિ, સંવેદનશીલતા અને કાર્યક્ષમતા હોય છે. તેથી, IN-GAAS APD ફોટોડિટેક્ટર સિંગલ ફોટોન ડિટેક્ટર પર સંશોધનોની શ્રેણી દેશ અને વિદેશમાં હાથ ધરવામાં આવી છે.
ઇટાલીની મિલાન યુનિવર્સિટીના સંશોધકોએ સૌપ્રથમ એક જ ફોટોનની ક્ષણિક વર્તણૂકનું અનુકરણ કરવા માટે દ્વિ-પરિમાણીય મોડલ વિકસાવ્યું હતું.હિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટર1997 માં, અને સિંગલ ફોટોન હિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટરની ક્ષણિક લાક્ષણિકતાઓના આંકડાકીય સિમ્યુલેશન પરિણામો આપ્યા. પછી 2006 માં, સંશોધકોએ પ્લાનર ભૌમિતિક તૈયાર કરવા માટે MOCVD નો ઉપયોગ કર્યોInGaAs APD ફોટોડિટેક્ટરસિંગલ ફોટોન ડિટેક્ટર, જેણે પ્રતિબિંબીત સ્તરને ઘટાડીને અને વિજાતીય ઇન્ટરફેસ પર ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડને વધારીને સિંગલ-ફોટન ડિટેક્શન કાર્યક્ષમતા વધારીને 10% કરી. 2014 માં, ઝીંક પ્રસરણની સ્થિતિમાં વધુ સુધારો કરીને અને વર્ટિકલ સ્ટ્રક્ચરને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને, સિંગલ-ફોટન ડિટેક્ટરમાં 30% સુધીની વધુ તપાસ કાર્યક્ષમતા હોય છે, અને તે લગભગ 87 ps ની ટાઇમિંગ જિટર પ્રાપ્ત કરે છે. 2016 માં, SANZARO M et al. InGaAs APD ફોટોડિટેક્ટર સિંગલ-ફોટન ડિટેક્ટરને મોનોલિથિક ઇન્ટિગ્રેટેડ રેઝિસ્ટર સાથે સંકલિત કર્યું, ડિટેક્ટર પર આધારિત કોમ્પેક્ટ સિંગલ-ફોટન કાઉન્ટિંગ મોડ્યુલ ડિઝાઇન કર્યું, અને હાઇબ્રિડ ક્વેન્ચ પદ્ધતિનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો જેણે હિમપ્રપાત ચાર્જને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડ્યો, જેનાથી પોસ્ટ-પલ્સ અને ઓપ્ટિકલ ક્રોસ-સ્ટૉક અને પોલાણમાં ઘટાડો થયો. ટાઈમિંગ જીટર ઘટાડીને 70 ps. તે જ સમયે, અન્ય સંશોધન જૂથોએ પણ InGaAs APD પર સંશોધન હાથ ધર્યા છેફોટોડિટેક્ટરસિંગલ ફોટોન ડિટેક્ટર. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રિન્સટન લાઇટવેવે પ્લાનર સ્ટ્રક્ચર સાથે InGaAs/InPAPD સિંગલ ફોટોન ડિટેક્ટર ડિઝાઇન કર્યું છે અને તેને વ્યાવસાયિક ઉપયોગ માટે મૂક્યું છે. શાંઘાઈ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ટેકનિકલ ફિઝિક્સે 1.5 મેગાહર્ટ્ઝની પલ્સ ફ્રીક્વન્સી પર 3.6 × 10 ⁻⁴/ns પલ્સ ની ડાર્ક કાઉન્ટ સાથે ઝિંક ડિપોઝિટ અને કેપેસિટીવ બેલેન્સ્ડ ગેટ પલ્સ મોડનો ઉપયોગ કરીને APD ફોટોડિટેક્ટરના સિંગલ-ફોટન પ્રદર્શનનું પરીક્ષણ કર્યું. જોસેફ પી એટ અલ. વિશાળ બેન્ડગેપ સાથે મેસા સ્ટ્રક્ચર InGaAs APD ફોટોડિટેક્ટર સિંગલ ફોટોન ડિટેક્ટર ડિઝાઇન કર્યું, અને શોધ કાર્યક્ષમતાને અસર કર્યા વિના ઓછી ડાર્ક કાઉન્ટ મેળવવા માટે શોષક સ્તર સામગ્રી તરીકે InGaAsP નો ઉપયોગ કર્યો.
InGaAs APD ફોટોડિટેક્ટર સિંગલ ફોટોન ડિટેક્ટરનો ઑપરેટિંગ મોડ એ ફ્રી ઑપરેશન મોડ છે, એટલે કે, હિમપ્રપાત થયા પછી APD ફોટોડિટેક્ટરને પેરિફેરલ સર્કિટને ઓલવવાની જરૂર છે અને અમુક સમયગાળા માટે શમન કર્યા પછી પુનઃપ્રાપ્ત કરવાની જરૂર છે. ક્વેન્ચિંગ વિલંબના સમયની અસરને ઘટાડવા માટે, તેને લગભગ બે પ્રકારમાં વહેંચવામાં આવે છે: એક તો શમન પ્રાપ્ત કરવા માટે નિષ્ક્રિય અથવા સક્રિય ક્વેન્ચિંગ સર્કિટનો ઉપયોગ કરવો, જેમ કે આર થ્યુ દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતા સક્રિય ક્વેન્ચિંગ સર્કિટ વગેરે. આકૃતિ (a) , (b) એ ઇલેક્ટ્રોનિક કંટ્રોલ અને એક્ટિવ ક્વેન્ચિંગ સર્કિટ અને APD ફોટોડિટેક્ટર સાથેનું તેનું કનેક્શનનું સરળ ડાયાગ્રામ છે, જે ગેટેડ અથવા ફ્રી રનિંગ મોડમાં કામ કરવા માટે વિકસાવવામાં આવ્યું છે, જે અગાઉની અવાસ્તવિક પોસ્ટ પલ્સ સમસ્યાને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે. તદુપરાંત, 1550 nm પર શોધ કાર્યક્ષમતા 10% છે, અને પલ્સ પછીની સંભાવના 1% કરતા ઓછી થઈ ગઈ છે. બીજું એ છે કે બાયસ વોલ્ટેજના સ્તરને નિયંત્રિત કરીને ઝડપી શમન અને પુનઃપ્રાપ્તિની અનુભૂતિ કરવી. તે હિમપ્રપાત પલ્સના પ્રતિસાદ નિયંત્રણ પર નિર્ભર ન હોવાથી, શમન કરવામાં વિલંબનો સમય નોંધપાત્ર રીતે ઓછો થાય છે અને ડિટેક્ટરની શોધ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, એલસી કમાન્ડર એટ અલ ગેટેડ મોડનો ઉપયોગ કરે છે. InGaAs/InPAPD પર આધારિત ગેટેડ સિંગલ-ફોટન ડિટેક્ટર તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું. સિંગલ-ફોટન શોધ કાર્યક્ષમતા 1550 nm પર 55% થી વધુ હતી, અને પલ્સ પછીની સંભાવના 7% પ્રાપ્ત થઈ હતી. આના આધારે, ચીનની યુનિવર્સિટી ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેક્નોલોજીએ એક સાથે ફ્રી-મોડ InGaAs APD ફોટોડિટેક્ટર સિંગલ-ફોટન ડિટેક્ટર સાથે મલ્ટિ-મોડ ફાઇબરનો ઉપયોગ કરીને liDAR સિસ્ટમની સ્થાપના કરી. પ્રાયોગિક સાધનો આકૃતિ (c) અને (d) માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે, અને 12 કિમીની ઊંચાઈવાળા બહુ-સ્તરવાળા વાદળોની શોધ 1 સેના સમયના રિઝોલ્યુશન અને 15 મીટરના અવકાશી રિઝોલ્યુશન સાથે થાય છે.
પોસ્ટ સમય: મે-07-2024