एकल फोटॉनInGaAs फोटोडिटेक्टर
LiDAR के तेजी से विकास के साथ,प्रकाश का पता लगानास्वचालित वाहन ट्रैकिंग इमेजिंग तकनीक में प्रयुक्त तकनीक और रेंजिंग तकनीक की भी उच्च आवश्यकताएँ होती हैं। पारंपरिक कम प्रकाश पहचान तकनीक में प्रयुक्त डिटेक्टर की संवेदनशीलता और समय विभेदन वास्तविक आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता। एकल फोटॉन प्रकाश की सबसे छोटी ऊर्जा इकाई है, और एकल फोटॉन पहचान क्षमता वाला डिटेक्टर कम प्रकाश पहचान का अंतिम उपकरण है। InGaAs की तुलना मेंएपीडी फोटोडिटेक्टरInGaAs APD फोटोडिटेक्टर पर आधारित सिंगल-फोटॉन डिटेक्टरों की प्रतिक्रिया गति, संवेदनशीलता और दक्षता अधिक होती है। इसलिए, देश-विदेश में IN-GAAS APD फोटोडिटेक्टर सिंगल-फोटॉन डिटेक्टरों पर कई शोध किए गए हैं।
इटली के मिलान विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने पहली बार एकल फोटॉन के क्षणिक व्यवहार का अनुकरण करने के लिए एक द्वि-आयामी मॉडल विकसित किया।हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर1997 में, उन्होंने एकल फोटॉन हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर की क्षणिक विशेषताओं के संख्यात्मक सिमुलेशन परिणाम दिए। फिर 2006 में, शोधकर्ताओं ने MOCVD का उपयोग करके एक समतलीय ज्यामितीयInGaAs APD फोटोडिटेक्टरएकल फोटॉन डिटेक्टर, जिसने परावर्तक परत को कम करके और विषम इंटरफ़ेस पर विद्युत क्षेत्र को बढ़ाकर एकल-फोटॉन पहचान दक्षता को 10% तक बढ़ा दिया। 2014 में, जिंक प्रसार की स्थिति में और सुधार करके और ऊर्ध्वाधर संरचना को अनुकूलित करके, एकल-फोटॉन डिटेक्टर की पहचान दक्षता 30% तक अधिक हो गई, और यह लगभग 87 ps का टाइमिंग जिटर प्राप्त करता है। 2016 में, SANZARO M एट अल. ने InGaAs APD फोटोडिटेक्टर एकल-फोटॉन डिटेक्टर को एक मोनोलिथिक एकीकृत प्रतिरोधक के साथ एकीकृत किया, डिटेक्टर के आधार पर एक कॉम्पैक्ट एकल-फोटॉन गिनती मॉड्यूल डिज़ाइन किया, और एक हाइब्रिड शमन विधि का प्रस्ताव दिया जिसने हिमस्खलन चार्ज को काफी कम कर दिया, जिससे पोस्ट-पल्स और ऑप्टिकल क्रॉसस्टॉक कम हो गयाफोटोडिटेक्टरएकल-फ़ोटॉन संसूचक। उदाहरण के लिए, प्रिंसटन लाइटवेव ने समतलीय संरचना वाला InGaAs/InPAPD एकल-फ़ोटॉन संसूचक डिज़ाइन किया है और इसे व्यावसायिक उपयोग में लाया है। शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ़ टेक्निकल फ़िज़िक्स ने 1.5 मेगाहर्ट्ज़ की पल्स आवृत्ति पर 3.6 × 10 ⁻⁴/ns पल्स के डार्क काउंट के साथ जिंक जमाव को हटाकर और कैपेसिटिव बैलेंस्ड गेट पल्स मोड का उपयोग करके APD फोटोडिटेक्टर के एकल-फ़ोटॉन प्रदर्शन का परीक्षण किया। जोसेफ पी. एट अल. ने व्यापक बैंडगैप वाला मेसा संरचना वाला InGaAs APD फोटोडिटेक्टर एकल-फ़ोटॉन संसूचक डिज़ाइन किया, और संसूचन दक्षता को प्रभावित किए बिना कम डार्क काउंट प्राप्त करने के लिए InGaAsP को अवशोषण परत पदार्थ के रूप में उपयोग किया।
InGaAs APD फोटोडिटेक्टर सिंगल फोटॉन डिटेक्टर का ऑपरेटिंग मोड फ्री ऑपरेशन मोड है, अर्थात, APD फोटोडिटेक्टर को हिमस्खलन होने के बाद परिधीय सर्किट को बुझाने और कुछ समय के लिए शमन के बाद ठीक होने की आवश्यकता होती है। शमन विलंब समय के प्रभाव को कम करने के लिए, इसे मोटे तौर पर दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: एक है शमन को प्राप्त करने के लिए निष्क्रिय या सक्रिय शमन सर्किट का उपयोग करना, जैसे कि R Thew द्वारा उपयोग किया जाने वाला सक्रिय शमन सर्किट, आदि। चित्र (ए), (बी) इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण और सक्रिय शमन सर्किट और एपीडी फोटोडिटेक्टर के साथ इसके संबंध का एक सरलीकृत आरेख है, जिसे गेटेड या फ्री रनिंग मोड में काम करने के लिए विकसित किया गया है, जो पहले से अवास्तविक पोस्ट-पल्स समस्या को काफी कम करता है। चूंकि यह हिमस्खलन पल्स के फीडबैक नियंत्रण पर निर्भर नहीं करता है, शमन का विलंब समय काफी कम हो जाता है और डिटेक्टर की पता लगाने की क्षमता में सुधार होता है। उदाहरण के लिए, एलसी कोमांडर एट अल ने गेटेड मोड का उपयोग किया। InGaAs/InPAPD पर आधारित एक गेटेड सिंगल-फोटोन डिटेक्टर तैयार किया गया था। 1550 एनएम पर सिंगल-फोटोन डिटेक्शन दक्षता 55% से अधिक थी, और 7% की पोस्ट-पल्स संभावना हासिल की गई थी। इस आधार पर, चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय ने एक फ्री-मोड InGaAs APD फोटोडिटेक्टर सिंगल-फोटॉन डिटेक्टर के साथ मिलकर मल्टी-मोड फाइबर का उपयोग करके एक liDAR प्रणाली की स्थापना की। प्रायोगिक उपकरण चित्र (c) और (d) में दिखाए गए हैं, और 12 किमी की ऊंचाई वाले बहु-परत बादलों का पता 1 एस के समय संकल्प और 15 मीटर के स्थानिक संकल्प के साथ महसूस किया जाता है।
पोस्ट करने का समय: मई-07-2024