एकल फोटॉन इंगासास फोटोडेटेक्टर

एकल फोटॉनफोटोडेटेक्टर

लिडार के तेजी से विकास के साथ,प्रकाश का पता लगानास्वचालित वाहन ट्रैकिंग इमेजिंग प्रौद्योगिकी के लिए उपयोग की जाने वाली प्रौद्योगिकी और रेंजिंग तकनीक में भी अधिक आवश्यकताएं होती हैं, पारंपरिक कम लाइट डिटेक्शन तकनीक में उपयोग किए जाने वाले डिटेक्टर की संवेदनशीलता और समय समाधान वास्तविक जरूरतों को पूरा नहीं कर सकता है। सिंगल फोटॉन प्रकाश की सबसे छोटी ऊर्जा इकाई है, और सिंगल फोटॉन डिटेक्शन की क्षमता वाला डिटेक्टर कम प्रकाश का पता लगाने का अंतिम उपकरण है। इंगास के साथ तुलना मेंएपीडी फोटोडेटेक्टर, INGAAS APD फोटोडेटेक्टर पर आधारित एकल-फोटॉन डिटेक्टरों में उच्च प्रतिक्रिया गति, संवेदनशीलता और दक्षता होती है। इसलिए, इन-गास एपीडी फोटोडेटेक्टर सिंगल फोटॉन डिटेक्टरों पर शोधों की एक श्रृंखला को घर और विदेशों में किया गया है।

इटली में मिलान विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने पहली बार एक ही फोटॉन के क्षणिक व्यवहार को अनुकरण करने के लिए एक दो-आयामी मॉडल विकसित कियाहिमस्खलन फोटोडेटेक्टर1997 में, और एक एकल फोटॉन हिमस्खलन फोटोडेटेक्टर की क्षणिक विशेषताओं के संख्यात्मक सिमुलेशन परिणाम दिए। फिर 2006 में, शोधकर्ताओं ने एक प्लानर ज्यामितीय तैयार करने के लिए MOCVD का उपयोग कियाइनहास एपीडी फोटोडेटेक्टरसिंगल फोटॉन डिटेक्टर, जिसने सिंगल-फोटॉन डिटेक्शन दक्षता को 10% तक बढ़ाकर परावर्तक परत को कम करके और विषम इंटरफ़ेस में विद्युत क्षेत्र को बढ़ाकर बढ़ा दिया। 2014 में, जस्ता प्रसार की स्थितियों में सुधार और ऊर्ध्वाधर संरचना को अनुकूलित करके, एकल-फोटॉन डिटेक्टर में 30%तक की उच्च पहचान दक्षता है, और लगभग 87 पीएस के समय की घबराहट प्राप्त होती है। 2016 में, Sanzaro M et al। INGAAS APD फोटोडेटेक्टर सिंगल-फोटॉन डिटेक्टर को एक अखंड एकीकृत अवरोधक के साथ एकीकृत किया गया, जिसे डिटेक्टर पर आधारित एक कॉम्पैक्ट सिंगल-फोटॉन काउंटिंग मॉड्यूल डिज़ाइन किया गया, और एक हाइब्रिड बुझाने की विधि का प्रस्ताव किया, जिसने एवलांच चार्ज को काफी कम कर दिया, जिससे पोस्ट-पल्स और ऑप्टिकल क्रॉस्टलक, और रेड्यूस टाइमिंग जिटर को कम कर दिया। इसी समय, अन्य शोध समूहों ने भी INGAAS APD पर शोध किया हैफोटोडिटेक्टरसिंगल फोटॉन डिटेक्टर। उदाहरण के लिए, प्रिंसटन लाइटवेव ने प्लानर संरचना के साथ INGAAS/INPAPD सिंगल फोटॉन डिटेक्टर डिजाइन किया है और इसे व्यावसायिक उपयोग में डाल दिया है। शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्निकल फिजिक्स ने 1.5 मेगाहर्ट्ज की पल्स आवृत्ति पर 3.6 × 10 ⁻⁴/एनएस पल्स की अंधेरी गिनती के साथ जिंक डिपॉजिट और कैपेसिटिव बैलेंस्ड गेट पल्स मोड को हटाने का उपयोग करके एपीडी फोटोडेटेक्टर के एकल-फोटॉन प्रदर्शन का परीक्षण किया। जोसेफ पी एट अल। व्यापक बैंडगैप के साथ MESA संरचना INGAAS APD फोटोडेटेक्टर सिंगल फोटॉन डिटेक्टर को डिज़ाइन किया गया, और पता लगाने की दक्षता को प्रभावित किए बिना कम अंधेरे गिनती प्राप्त करने के लिए अवशोषित परत सामग्री के रूप में INGAASP का उपयोग किया।

INGAAS APD Photodetector सिंगल फोटॉन डिटेक्टर का ऑपरेटिंग मोड फ्री ऑपरेशन मोड है, अर्थात, APD फोटोडेटेक्टर को एक हिमस्खलन होने के बाद परिधीय सर्किट को बुझाने की आवश्यकता होती है, और समय की अवधि के लिए बुझाने के बाद ठीक हो जाती है। देरी के समय के प्रभाव को कम करने के लिए, यह मोटे तौर पर दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: एक शमन को प्राप्त करने के लिए निष्क्रिय या सक्रिय शमन सर्किट का उपयोग करना है, जैसे कि आर thew द्वारा उपयोग किए जाने वाले सक्रिय शमन सर्किट, आदि। फिगर (ए), (बी), एपीडी फोटोडेटर के साथ काम करने के लिए एक सरलीकृत आरेख है, जो कि कनेक्शन को कम कर देता है। अवास्तविक पोस्ट-पल्स समस्या। इसके अलावा, 1550 एनएम पर पता लगाने की दक्षता 10%है, और पोस्ट-पल्स की संभावना 1%से कम हो जाती है। दूसरा पूर्वाग्रह वोल्टेज के स्तर को नियंत्रित करके तेजी से शमन और वसूली का एहसास करना है। चूंकि यह हिमस्खलन पल्स के प्रतिक्रिया नियंत्रण पर निर्भर नहीं करता है, शमन का देरी समय काफी कम हो जाता है और डिटेक्टर की पहचान दक्षता में सुधार होता है। उदाहरण के लिए, LC COMANDAR et al गेटेड मोड का उपयोग करता है। INGAAS/INPAPD पर आधारित एक गेटेड सिंगल-फोटॉन डिटेक्टर तैयार किया गया था। सिंगल-फोटॉन डिटेक्शन दक्षता 1550 एनएम पर 55% से अधिक थी, और 7% की पोस्ट-पल्स संभावना हासिल की गई थी। इस आधार पर, चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय ने मल्टी-मोड फाइबर का उपयोग करके एक LIDAR प्रणाली की स्थापना की, साथ ही साथ एक फ्री-मोड INGAAS APD फोटोडेटेक्टर सिंगल-फोटॉन डिटेक्टर के साथ मिलकर। प्रायोगिक उपकरण को चित्र (सी) और (डी) में दिखाया गया है, और 12 किमी की ऊंचाई के साथ बहु-परत बादलों का पता लगाने को 1 एस के समय के संकल्प और 15 मीटर के स्थानिक संकल्प के साथ महसूस किया जाता है।