एकल फोटोनInGaAs फोटोडिटेक्टर
LiDAR को द्रुत विकाससँगै,प्रकाश पत्ता लगाउनेस्वचालित सवारी साधन ट्र्याकिङ इमेजिङ प्रविधिको लागि प्रयोग हुने प्रविधि र दायरा प्रविधिको पनि उच्च आवश्यकताहरू छन्, परम्परागत कम प्रकाश पत्ता लगाउने प्रविधिमा प्रयोग हुने डिटेक्टरको संवेदनशीलता र समय रिजोल्युसनले वास्तविक आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्दैन। एकल फोटोन प्रकाशको सबैभन्दा सानो ऊर्जा एकाइ हो, र एकल फोटोन पत्ता लगाउने क्षमता भएको डिटेक्टर कम प्रकाश पत्ता लगाउने अन्तिम उपकरण हो। InGaAs सँग तुलना गर्दाAPD फोटोडिटेक्टर, InGaAs APD फोटोडिटेक्टरमा आधारित एकल-फोटोन डिटेक्टरहरूमा उच्च प्रतिक्रिया गति, संवेदनशीलता र दक्षता हुन्छ। त्यसकारण, IN-GAAS APD फोटोडिटेक्टर एकल फोटोन डिटेक्टरहरूमा स्वदेश र विदेशमा अनुसन्धानहरूको श्रृंखला गरिएको छ।
इटालीको मिलान विश्वविद्यालयका अनुसन्धानकर्ताहरूले पहिलो पटक एकल फोटोनको क्षणिक व्यवहार अनुकरण गर्न दुई-आयामी मोडेल विकास गरे।हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर१९९७ मा, र एकल फोटोन हिमस्खलन फोटोडिटेक्टरको क्षणिक विशेषताहरूको संख्यात्मक सिमुलेशन परिणामहरू दिए। त्यसपछि २००६ मा, अनुसन्धानकर्ताहरूले समतल ज्यामितीय तयार गर्न MOCVD प्रयोग गरे।InGaAs APD फोटोडिटेक्टरएकल फोटोन डिटेक्टर, जसले परावर्तक तह घटाएर र विषम इन्टरफेसमा विद्युतीय क्षेत्र बढाएर एकल-फोटोन पत्ता लगाउने दक्षतालाई १०% मा बढायो। २०१४ मा, जिंक प्रसार अवस्थाहरूलाई अझ सुधार गरेर र ठाडो संरचनालाई अनुकूलन गरेर, एकल-फोटोन डिटेक्टरको उच्च पत्ता लगाउने दक्षता छ, ३०% सम्म, र लगभग ८७ ps को समय जिटर प्राप्त गर्दछ। २०१६ मा, SANZARO M et al. ले InGaAs APD फोटोडिटेक्टर एकल-फोटोन डिटेक्टरलाई एक मोनोलिथिक एकीकृत प्रतिरोधकसँग एकीकृत गर्यो, डिटेक्टरमा आधारित कम्प्याक्ट एकल-फोटोन गणना मोड्युल डिजाइन गर्यो, र एक हाइब्रिड क्वेन्च विधि प्रस्ताव गर्यो जसले हिमस्खलन चार्जलाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्यो, जसले गर्दा पोस्ट-पल्स र अप्टिकल क्रसटलक घट्यो, र समय जिटरलाई ७० ps मा घटायो। एकै समयमा, अन्य अनुसन्धान समूहहरूले पनि InGaAs APD मा अनुसन्धान गरेका छन्।फोटोडिटेक्टरएकल फोटोन डिटेक्टर। उदाहरणका लागि, प्रिन्सटन लाइटवेभले समतल संरचना भएको InGaAs/InPAPD एकल फोटोन डिटेक्टर डिजाइन गरेको छ र यसलाई व्यावसायिक प्रयोगमा ल्याएको छ। सांघाई इन्स्टिच्युट अफ टेक्निकल फिजिक्सले १.५ मेगाहर्ट्जको पल्स फ्रिक्वेन्सीमा ३.६ × १० ⁻⁴/ns पल्सको डार्क काउन्टको साथ जिंक निक्षेप हटाउने र क्यापेसिटिव सन्तुलित गेट पल्स मोड प्रयोग गरेर APD फोटोडेटेक्टरको एकल-फोटोन प्रदर्शन परीक्षण गर्यो। जोसेफ पी एट अलले मेसा संरचना InGaAs APD फोटोडेटेक्टर एकल फोटोन डिटेक्टरलाई फराकिलो ब्यान्डग्यापको साथ डिजाइन गरे, र पत्ता लगाउने दक्षतालाई असर नगरी कम डार्क काउन्ट प्राप्त गर्न अवशोषित तह सामग्रीको रूपमा InGaAsP प्रयोग गरे।
InGaAs APD फोटोडिटेक्टर सिंगल फोटोन डिटेक्टरको अपरेटिङ मोड फ्री अपरेशन मोड हो, अर्थात्, APD फोटोडिटेक्टरले हिमस्खलन भएपछि परिधीय सर्किटलाई निभाउन र समयावधिको लागि निभाउन पछि पुन: प्राप्ति गर्न आवश्यक छ। निभाउन ढिलाइ समयको प्रभाव कम गर्न, यसलाई लगभग दुई प्रकारमा विभाजन गरिएको छ: एउटा निभाउनको लागि निष्क्रिय वा सक्रिय निभाउन सर्किट प्रयोग गर्नु हो, जस्तै R Thew द्वारा प्रयोग गरिएको सक्रिय निभाउन सर्किट, आदि। चित्र (a), (b) इलेक्ट्रोनिक नियन्त्रण र सक्रिय निभाउन सर्किट र APD फोटोडिटेक्टरसँग यसको जडानको सरलीकृत रेखाचित्र हो, जुन गेटेड वा फ्री रनिङ मोडमा काम गर्न विकसित गरिएको छ, जसले पहिले अवास्तविक पोस्ट-पल्स समस्यालाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्दछ। यसबाहेक, १५५० nm मा पत्ता लगाउने दक्षता १०% छ, र पोस्ट-पल्सको सम्भावना १% भन्दा कममा घटाइएको छ। दोस्रो भनेको बायस भोल्टेजको स्तर नियन्त्रण गरेर छिटो निभाउन र पुन: प्राप्ति गर्नु हो। यो हिमस्खलन पल्सको प्रतिक्रिया नियन्त्रणमा निर्भर नहुने भएकोले, शमनको ढिलाइ समय उल्लेखनीय रूपमा कम हुन्छ र डिटेक्टरको पत्ता लगाउने दक्षतामा सुधार हुन्छ। उदाहरणका लागि, LC Comandar et al ले गेटेड मोड प्रयोग गर्छन्। InGaAs/InPAPD मा आधारित गेटेड एकल-फोटोन डिटेक्टर तयार गरिएको थियो। एकल-फोटोन पत्ता लगाउने दक्षता १५५० nm मा ५५% भन्दा बढी थियो, र ७% को पोस्ट-पल्स सम्भाव्यता प्राप्त भयो। यस आधारमा, चीनको विज्ञान र प्रविधि विश्वविद्यालयले बहु-मोड फाइबर प्रयोग गरेर एकैसाथ फ्री-मोड InGaAs APD फोटोडिटेक्टर एकल-फोटोन डिटेक्टरसँग जोडिएको liDAR प्रणाली स्थापना गर्यो। प्रयोगात्मक उपकरण चित्र (c) र (d) मा देखाइएको छ, र १२ किलोमिटर उचाइ भएका बहु-तह बादलहरूको पत्ता लगाउने काम १ सेकेन्डको समय रिजोल्युसन र १५ मिटरको स्थानिक रिजोल्युसनको साथ प्राप्त गरिन्छ।
पोस्ट समय: मे-०७-२०२४