सिंगल फोटॉनInGaAs फोटोडिटेक्टर
LiDAR च्या जलद विकासासह, दप्रकाश ओळखऑटोमॅटिक व्हेईकल ट्रॅकिंग इमेजिंग तंत्रज्ञानासाठी वापरल्या जाणाऱ्या तंत्रज्ञान आणि श्रेणी तंत्रज्ञानाच्या देखील उच्च आवश्यकता आहेत, पारंपारिक कमी प्रकाश शोध तंत्रज्ञानामध्ये वापरल्या जाणाऱ्या डिटेक्टरची संवेदनशीलता आणि वेळ रिझोल्यूशन वास्तविक गरजा पूर्ण करू शकत नाही. सिंगल फोटॉन हे प्रकाशाचे सर्वात लहान ऊर्जा युनिट आहे आणि सिंगल फोटॉन शोधण्याची क्षमता असलेले डिटेक्टर हे कमी प्रकाश शोधण्याचे अंतिम साधन आहे. InGaAs च्या तुलनेतएपीडी फोटोडिटेक्टर, InGaAs APD फोटोडिटेक्टरवर आधारित सिंगल-फोटॉन डिटेक्टरमध्ये उच्च प्रतिसाद गती, संवेदनशीलता आणि कार्यक्षमता असते. म्हणून, IN-GAAS APD फोटोडिटेक्टर सिंगल फोटॉन डिटेक्टरवर देश-विदेशात अनेक संशोधने करण्यात आली आहेत.
इटलीतील मिलान विद्यापीठातील संशोधकांनी प्रथम एका फोटॉनच्या क्षणिक वर्तनाचे अनुकरण करण्यासाठी द्विमितीय मॉडेल विकसित केले.हिमस्खलन फोटोडिटेक्टर1997 मध्ये, आणि सिंगल फोटॉन हिमस्खलन फोटोडिटेक्टरच्या क्षणिक वैशिष्ट्यांचे संख्यात्मक सिम्युलेशन परिणाम दिले. त्यानंतर 2006 मध्ये, संशोधकांनी प्लानर भौमितिक तयार करण्यासाठी MOCVD चा वापर केलाInGaAs APD फोटोडिटेक्टरसिंगल फोटॉन डिटेक्टर, ज्याने परावर्तक स्तर कमी करून आणि विषम इंटरफेसवर इलेक्ट्रिक फील्ड वाढवून सिंगल-फोटॉन शोधण्याची कार्यक्षमता 10% पर्यंत वाढवली. 2014 मध्ये, झिंक डिफ्यूजन स्थितीत आणखी सुधारणा करून आणि उभ्या संरचनेला अनुकूल करून, सिंगल-फोटॉन डिटेक्टरमध्ये 30% पर्यंत उच्च शोध कार्यक्षमता आहे, आणि सुमारे 87 पीएस ची टायमिंग जिटर प्राप्त करते. 2016 मध्ये, SANZARO M et al. मोनोलिथिक इंटिग्रेटेड रेझिस्टरसह InGaAs APD फोटोडेटेक्टर सिंगल-फोटोन डिटेक्टर समाकलित केले, डिटेक्टरवर आधारित कॉम्पॅक्ट सिंगल-फोटोन मोजणी मॉड्यूल डिझाइन केले आणि एक हायब्रीड क्वेंच पद्धत प्रस्तावित केली ज्यामुळे हिमस्खलन शुल्क लक्षणीयरीत्या कमी होते, ज्यामुळे पोस्ट-पल्स आणि ऑप्टिकल क्रॉसस्टॉक कमी होते, टायमिंग जिटर ७० पीएस पर्यंत कमी करणे. त्याच वेळी, इतर संशोधन गटांनी देखील InGaAs APD वर संशोधन केले आहेफोटोडिटेक्टरसिंगल फोटॉन डिटेक्टर. उदाहरणार्थ, प्रिन्स्टन लाइटवेव्हने प्लॅनर स्ट्रक्चरसह InGaAs/InPAPD सिंगल फोटॉन डिटेक्टर डिझाइन केले आहे आणि त्याचा व्यावसायिक वापर केला आहे. शांघाय इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्निकल फिजिक्सने 1.5 मेगाहर्ट्झच्या पल्स फ्रिक्वेंसीवर 3.6 × 10 ⁻⁴/ns पल्सच्या गडद काउंटसह झिंक डिपॉझिट काढून टाकणे आणि कॅपेसिटिव्ह बॅलन्स्ड गेट पल्स मोडचा वापर करून APD फोटोडिटेक्टरच्या सिंगल-फोटोन कामगिरीची चाचणी केली. जोसेफ पी आणि इतर. मेसा स्ट्रक्चर InGaAs APD फोटोडिटेक्टर सिंगल फोटॉन डिटेक्टर विस्तीर्ण बँडगॅपसह डिझाइन केले, आणि शोध कार्यक्षमतेवर परिणाम न करता कमी गडद गणना प्राप्त करण्यासाठी InGaAsP चा शोषक स्तर सामग्री म्हणून वापर केला.
InGaAs APD फोटोडेटेक्टर सिंगल फोटॉन डिटेक्टरचा ऑपरेटिंग मोड विनामूल्य ऑपरेशन मोड आहे, म्हणजेच, हिमस्खलन झाल्यानंतर APD फोटोडेटेक्टरला परिधीय सर्किट शांत करणे आवश्यक आहे आणि काही कालावधीसाठी शमन केल्यानंतर पुनर्प्राप्त करणे आवश्यक आहे. शमन विलंब वेळेचा प्रभाव कमी करण्यासाठी, ते ढोबळपणे दोन प्रकारांमध्ये विभागले गेले आहे: एक म्हणजे शमन करण्यासाठी निष्क्रिय किंवा सक्रिय क्वेंचिंग सर्किट वापरणे, जसे की आर थेवद्वारे वापरलेले सक्रिय क्वेंचिंग सर्किट इ. आकृती (अ) , (b) हे इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण आणि सक्रिय क्वेंचिंग सर्किटचे एक सरलीकृत आकृती आणि APD फोटोडेटेक्टरसह त्याचे कनेक्शन आहे, जे गेट किंवा फ्री रनिंग मोडमध्ये कार्य करण्यासाठी विकसित केले गेले आहे, ज्यामुळे पूर्वीच्या अवास्तव पोस्ट-पल्स समस्या लक्षणीयरीत्या कमी होतात. शिवाय, 1550 nm वर शोधण्याची कार्यक्षमता 10% आहे आणि पोस्ट-पल्सची संभाव्यता 1% पेक्षा कमी झाली आहे. दुसरे म्हणजे बायस व्होल्टेजची पातळी नियंत्रित करून जलद शमन आणि पुनर्प्राप्ती लक्षात घेणे. हे हिमस्खलन नाडीच्या फीडबॅक नियंत्रणावर अवलंबून नसल्यामुळे, शमन होण्याचा विलंब वेळ लक्षणीयरीत्या कमी केला जातो आणि डिटेक्टरची शोध कार्यक्षमता सुधारली जाते. उदाहरणार्थ, एलसी कमांडर आणि इतर गेट्ड मोड वापरतात. InGaAs/InPAPD वर आधारित एक गेट केलेला सिंगल-फोटॉन डिटेक्टर तयार करण्यात आला. सिंगल-फोटॉन शोधण्याची कार्यक्षमता 1550 एनएम वर 55% पेक्षा जास्त होती आणि नाडीनंतरची संभाव्यता 7% गाठली गेली. या आधारावर, चीनच्या विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विद्यापीठाने एकाच वेळी फ्री-मोड InGaAs APD फोटोडेटेक्टर सिंगल-फोटोन डिटेक्टरसह मल्टी-मोड फायबर वापरून liDAR प्रणालीची स्थापना केली. प्रायोगिक उपकरणे आकृती (c) आणि (d) मध्ये दर्शविली आहेत, आणि 12 किमी उंचीसह बहु-स्तर ढग शोधणे 1 s च्या टाइम रिझोल्यूशनसह आणि 15 मीटरच्या अवकाशीय रिझोल्यूशनसह लक्षात येते.
पोस्ट वेळ: मे-०७-२०२४