एकल फोटॉनInGaAs फोटोडिटेक्टर
LiDAR के तीव्र विकास के साथ,प्रकाश का पता लगानास्वचालित वाहन ट्रैकिंग इमेजिंग तकनीक के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीक और रेंजिंग तकनीक की भी उच्च आवश्यकताएं हैं, पारंपरिक कम रोशनी का पता लगाने वाली तकनीक में उपयोग किए जाने वाले डिटेक्टर की संवेदनशीलता और समय रिज़ॉल्यूशन वास्तविक जरूरतों को पूरा नहीं कर सकता है। एकल फोटॉन प्रकाश की सबसे छोटी ऊर्जा इकाई है, और एकल फोटॉन का पता लगाने की क्षमता वाला डिटेक्टर कम रोशनी का पता लगाने का अंतिम उपकरण है। InGaAs के साथ तुलना मेंएपीडी फोटोडिटेक्टर, InGaAs APD फोटोडिटेक्टर पर आधारित एकल-फोटॉन डिटेक्टरों में उच्च प्रतिक्रिया गति, संवेदनशीलता और दक्षता होती है। इसलिए, IN-GAAS APD फोटोडिटेक्टर सिंगल फोटॉन डिटेक्टरों पर शोध की एक श्रृंखला देश और विदेश में की गई है।
इटली में मिलान विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने पहली बार एकल फोटॉन के क्षणिक व्यवहार का अनुकरण करने के लिए एक द्वि-आयामी मॉडल विकसित कियाहिमस्खलन फोटोडिटेक्टर1997 में, और एकल फोटॉन हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर की क्षणिक विशेषताओं के संख्यात्मक सिमुलेशन परिणाम दिए। फिर 2006 में, शोधकर्ताओं ने एक समतल ज्यामितीय तैयार करने के लिए MOCVD का उपयोग कियाInGaAs 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 स्थितियों में और सुधार करके और ऊर्ध्वाधर संरचना को अनुकूलित करके, एकल-फोटॉन डिटेक्टर में 30% तक उच्च पहचान दक्षता होती है, और लगभग 87 पीएस का टाइमिंग जिटर प्राप्त होता है। 2016 में, सैनज़ारो एम एट अल। InGaAs APD फोटोडिटेक्टर सिंगल-फोटॉन डिटेक्टर को एक मोनोलिथिक इंटीग्रेटेड रेसिस्टर के साथ एकीकृत किया गया, डिटेक्टर के आधार पर एक कॉम्पैक्ट सिंगल-फोटॉन काउंटिंग मॉड्यूल डिजाइन किया गया, और एक हाइब्रिड क्वेंच विधि प्रस्तावित की गई जिसने हिमस्खलन चार्ज को काफी कम कर दिया, जिससे पोस्ट-पल्स और ऑप्टिकल क्रॉसस्टॉक कम हो गया, और टाइमिंग जिटर को घटाकर 70 पीएस तक। साथ ही, अन्य शोध समूहों ने भी InGaAs APD पर शोध किया हैफोटोडिटेक्टरएकल फोटॉन डिटेक्टर। उदाहरण के लिए, प्रिंसटन लाइटवेव ने समतलीय संरचना के साथ InGaAs/InPAPD एकल फोटॉन डिटेक्टर को डिजाइन किया है और इसे व्यावसायिक उपयोग में लाया है। शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्निकल फिजिक्स ने 1.5 मेगाहर्ट्ज की पल्स फ्रीक्वेंसी पर 3.6 × 10 ⁻⁴/ns पल्स की डार्क काउंट के साथ जिंक जमा को हटाने और कैपेसिटिव संतुलित गेट पल्स मोड का उपयोग करके एपीडी फोटोडिटेक्टर के एकल-फोटॉन प्रदर्शन का परीक्षण किया। जोसेफ पी एट अल. मेसा संरचना InGaAs APD फोटोडिटेक्टर सिंगल फोटॉन डिटेक्टर को व्यापक बैंडगैप के साथ डिज़ाइन किया गया है, और पहचान दक्षता को प्रभावित किए बिना कम डार्क काउंट प्राप्त करने के लिए अवशोषित परत सामग्री के रूप में InGaAsP का उपयोग किया गया है।
InGaAs APD फोटोडिटेक्टर सिंगल फोटॉन डिटेक्टर का ऑपरेटिंग मोड फ्री ऑपरेशन मोड है, यानी, APD फोटोडिटेक्टर को हिमस्खलन होने के बाद परिधीय सर्किट को बुझाने की जरूरत होती है, और कुछ समय के लिए बुझाने के बाद ठीक हो जाता है। शमन विलंब समय के प्रभाव को कम करने के लिए, इसे मोटे तौर पर दो प्रकारों में विभाजित किया गया है: एक शमन प्राप्त करने के लिए निष्क्रिय या सक्रिय शमन सर्किट का उपयोग करना है, जैसे कि आर थ्यू द्वारा उपयोग किया जाने वाला सक्रिय शमन सर्किट, आदि। चित्र (ए) , (बी) इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण और सक्रिय शमन सर्किट और एपीडी फोटोडेटेक्टर के साथ इसके कनेक्शन 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। इसके अलावा, 1550 एनएम पर पता लगाने की दक्षता 10% है, और पोस्ट-पल्स की संभावना 1% से कम हो जाती है। दूसरा बायस वोल्टेज के स्तर को नियंत्रित करके तेजी से शमन और पुनर्प्राप्ति का एहसास करना 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 दक्षता में सुधार होता है। उदाहरण के लिए, एलसी कमांडर और अन्य गेटेड मोड का उपयोग करते हैं। InGaAs/InPAPD पर आधारित एक गेटेड सिंगल-फोटॉन डिटेक्टर तैयार किया गया था। 1550 एनएम पर एकल-फोटॉन पहचान 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 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 (सी) और (डी) में दिखाया गया है, और 12 किमी की ऊंचाई वाले बहु-परत बादलों का पता 1 एस के समय रिज़ॉल्यूशन और 15 मीटर के स्थानिक रिज़ॉल्यूशन के साथ लगाया जाता है।
पोस्ट समय: मई-07-2024