સિંગલ ફોટોનInGaAs ફોટોડિટેક્ટર
LiDAR ના ઝડપી વિકાસ સાથે,પ્રકાશ શોધઓટોમેટિક વાહન ટ્રેકિંગ ઇમેજિંગ ટેકનોલોજી માટે વપરાતી ટેકનોલોજી અને રેન્જિંગ ટેકનોલોજીની પણ ઉચ્ચ જરૂરિયાતો હોય છે, પરંપરાગત ઓછી પ્રકાશ શોધ ટેકનોલોજીમાં વપરાતા ડિટેક્ટરની સંવેદનશીલતા અને સમય રીઝોલ્યુશન વાસ્તવિક જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકતું નથી. સિંગલ ફોટોન એ પ્રકાશનું સૌથી નાનું ઉર્જા એકમ છે, અને સિંગલ ફોટોન શોધની ક્ષમતા ધરાવતું ડિટેક્ટર એ ઓછા પ્રકાશ શોધનું અંતિમ સાધન છે. InGaAs ની સરખામણીમાંAPD ફોટોડિટેક્ટર, InGaAs APD ફોટોડિટેક્ટર પર આધારિત સિંગલ-ફોટોન ડિટેક્ટરમાં પ્રતિભાવ ગતિ, સંવેદનશીલતા અને કાર્યક્ષમતા વધુ હોય છે. તેથી, IN-GAAS APD ફોટોડિટેક્ટર સિંગલ ફોટોન ડિટેક્ટર પર દેશ-વિદેશમાં શ્રેણીબદ્ધ સંશોધનો હાથ ધરવામાં આવ્યા છે.
ઇટાલીની મિલાન યુનિવર્સિટીના સંશોધકોએ સૌપ્રથમ એક ફોટોનના ક્ષણિક વર્તનનું અનુકરણ કરવા માટે દ્વિ-પરિમાણીય મોડેલ વિકસાવ્યું.હિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટર૧૯૯૭ માં, અને એક ફોટોન હિમપ્રપાત ફોટોડિટેક્ટરની ક્ષણિક લાક્ષણિકતાઓના આંકડાકીય સિમ્યુલેશન પરિણામો આપ્યા. પછી ૨૦૦૬ માં, સંશોધકોએ MOCVD નો ઉપયોગ પ્લેનર ભૌમિતિક તૈયાર કરવા માટે કર્યોInGaAs APD ફોટોડિટેક્ટરસિંગલ ફોટોન ડિટેક્ટર, જેણે પ્રતિબિંબીત સ્તર ઘટાડીને અને વિજાતીય ઇન્ટરફેસ પર ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર વધારીને સિંગલ-ફોટોન શોધ કાર્યક્ષમતા 10% સુધી વધારી. 2014 માં, ઝીંક પ્રસરણ પરિસ્થિતિઓમાં વધુ સુધારો કરીને અને ઊભી રચનાને ઑપ્ટિમાઇઝ કરીને, સિંગલ-ફોટોન ડિટેક્ટરમાં 30% સુધીની ઉચ્ચ શોધ કાર્યક્ષમતા છે, અને લગભગ 87 ps નો ટાઇમિંગ જીટર પ્રાપ્ત કરે છે. 2016 માં, SANZARO M અને અન્યોએ InGaAs APD ફોટોડિટેક્ટર સિંગલ-ફોટોન ડિટેક્ટરને મોનોલિથિક ઇન્ટિગ્રેટેડ રેઝિસ્ટર સાથે એકીકૃત કર્યું, ડિટેક્ટર પર આધારિત કોમ્પેક્ટ સિંગલ-ફોટોન કાઉન્ટિંગ મોડ્યુલ ડિઝાઇન કર્યું, અને એક હાઇબ્રિડ ક્વેન્ચ પદ્ધતિનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો જેણે હિમપ્રપાત ચાર્જમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કર્યો, જેનાથી પોસ્ટ-પલ્સ અને ઓપ્ટિકલ ક્રોસસ્ટોક ઘટાડો થયો, અને ટાઇમિંગ જીટર 70 ps સુધી ઘટાડ્યો. તે જ સમયે, અન્ય સંશોધન જૂથોએ પણ InGaAs APD પર સંશોધન હાથ ધર્યું છે.ફોટોડિટેક્ટરસિંગલ ફોટોન ડિટેક્ટર. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રિન્સટન લાઇટવેવે પ્લેનર સ્ટ્રક્ચર સાથે InGaAs/InPAPD સિંગલ ફોટોન ડિટેક્ટર ડિઝાઇન કર્યું છે અને તેને વ્યાપારી ઉપયોગમાં મૂક્યું છે. શાંઘાઈ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનિકલ ફિઝિક્સે 1.5 MHz ની પલ્સ ફ્રીક્વન્સી પર 3.6 × 10 ⁻⁴/ns પલ્સના ડાર્ક કાઉન્ટ સાથે ઝીંક ડિપોઝિટ દૂર કરવા અને કેપેસિટીવ બેલેન્સ્ડ ગેટ પલ્સ મોડનો ઉપયોગ કરીને APD ફોટોડિટેક્ટરના સિંગલ-ફોટોન પ્રદર્શનનું પરીક્ષણ કર્યું. જોસેફ પી અને અન્યોએ મેસા સ્ટ્રક્ચર InGaAs APD ફોટોડિટેક્ટર સિંગલ ફોટોન ડિટેક્ટરને વિશાળ બેન્ડગેપ સાથે 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 ઓપરેટિંગ મોડ ફ્રી ઓપરેશન મોડ છે, એટલે કે, APD ફોટોડિટેક્ટરને હિમપ્રપાત થયા પછી પેરિફેરલ સર્કિટને શાંત કરવાની અને સમયાંતરે શાંત કર્યા પછી પુનઃપ્રાપ્ત કરવાની જરૂર છે. શાંત વિલંબ સમયની અસર ઘટાડવા માટે, તેને લગભગ બે પ્રકારમાં વહેંચવામાં આવે છે: એક શાંત કરવા માટે નિષ્ક્રિય અથવા સક્રિય શાંત સર્કિટનો ઉપયોગ કરવો, જેમ કે R Thew દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતું સક્રિય શાંત સર્કિટ, વગેરે. આકૃતિ (a), (b) એ ઇલેક્ટ્રોનિક નિયંત્રણ અને સક્રિય શાંત સર્કિટ અને APD ફોટોડિટેક્ટર સાથેના તેના જોડાણનો એક સરળ આકૃતિ છે, જે ગેટેડ અથવા ફ્રી રનિંગ મોડમાં કામ કરવા માટે વિકસાવવામાં આવ્યો છે, જે અગાઉ અવાસ્તવિક પોસ્ટ-પલ્સ સમસ્યાને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે. વધુમાં, 1550 nm પર શોધ કાર્યક્ષમતા 10% છે, અને પોસ્ટ-પલ્સની સંભાવના 1% કરતા ઓછી થઈ ગઈ છે. બીજું બાયસ વોલ્ટેજના સ્તરને નિયંત્રિત કરીને ઝડપી શાંત અને પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રાપ્ત કરવાનું છે. હિમસ્ખલન પલ્સના પ્રતિસાદ નિયંત્રણ પર આધાર રાખતું ન હોવાથી, ક્વેન્ચિંગનો વિલંબ સમય નોંધપાત્ર રીતે ઓછો થાય છે અને ડિટેક્ટરની શોધ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, LC Comandar વગેરે ગેટેડ મોડનો ઉપયોગ કરે છે. InGaAs/InPAPD પર આધારિત ગેટેડ સિંગલ-ફોટોન ડિટેક્ટર તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું. સિંગલ-ફોટોન શોધ કાર્યક્ષમતા 1550 nm પર 55% થી વધુ હતી, અને 7% ની પોસ્ટ-પલ્સ સંભાવના પ્રાપ્ત થઈ હતી. આ આધારે, ચીનની યુનિવર્સિટી ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજીએ ફ્રી-મોડ InGaAs APD ફોટોડિટેક્ટર સિંગલ-ફોટોન ડિટેક્ટર સાથે એકસાથે મલ્ટિ-મોડ ફાઇબરનો ઉપયોગ કરીને liDAR સિસ્ટમ સ્થાપિત કરી. પ્રાયોગિક સાધનો આકૃતિ (c) અને (d) માં બતાવવામાં આવ્યા છે, અને 12 કિમીની ઊંચાઈવાળા મલ્ટિ-લેયર વાદળોની શોધ 1 સેકન્ડના સમય રિઝોલ્યુશન અને 15 મીટરના અવકાશી રિઝોલ્યુશન સાથે પ્રાપ્ત થાય છે.
પોસ્ટ સમય: મે-07-2024