एकल फोटॉनInGaAs फोटोडिटेक्टर
LiDAR च्या जलद विकासासह,प्रकाश शोधणेऑटोमॅटिक व्हेईकल ट्रॅकिंग इमेजिंग तंत्रज्ञानासाठी वापरल्या जाणाऱ्या तंत्रज्ञानाची आणि रेंजिंग तंत्रज्ञानाची आवश्यकता देखील जास्त असते, 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 एकक 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 प्रतिसाद गती, संवेदनशीलता आणि कार्यक्षमता जास्त असते. म्हणूनच, 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 फोटोडिटेक्टर१९९७ मध्ये, आणि एका फोटॉन हिमस्खलन फोटोडिटेक्टरच्या क्षणिक वैशिष्ट्यांचे संख्यात्मक सिम्युलेशन परिणाम दिले. त्यानंतर २००६ मध्ये, संशोधकांनी MOCVD चा वापर करून एक समतल भौमितिक तयार केले.InGaAs APD फोटोडिटेक्टरसिंगल फोटॉन डिटेक्टर, ज्याने परावर्तक थर कमी करून आणि विषम इंटरफेसवर विद्युत क्षेत्र वाढवून सिंगल-फोटॉन डिटेक्शन कार्यक्षमता १०% पर्यंत वाढवली. २०१४ मध्ये, झिंक प्रसार परिस्थिती सुधारून आणि उभ्या संरचनेला अनुकूलित करून, सिंगल-फोटॉन डिटेक्टरची डिटेक्शन कार्यक्षमता ३०% पर्यंत जास्त आहे आणि सुमारे ८७ पीएसचा टाइमिंग जिटर प्राप्त करते. २०१६ मध्ये, सांझारो एम आणि इतरांनी InGaAs APD फोटोडिटेक्टर सिंगल-फोटॉन डिटेक्टरला एका मोनोलिथिक इंटिग्रेटेड रेझिस्टरसह एकत्रित केले, डिटेक्टरवर आधारित कॉम्पॅक्ट सिंगल-फोटॉन काउंटिंग मॉड्यूल डिझाइन केले आणि एक हायब्रिड क्वेंच पद्धत प्रस्तावित केली ज्यामुळे हिमस्खलन चार्ज लक्षणीयरीत्या कमी झाला, ज्यामुळे पोस्ट-पल्स आणि ऑप्टिकल क्रॉसटॉक कमी झाला आणि टाइमिंग जिटर ७० पीएस पर्यंत कमी झाला. त्याच वेळी, इतर संशोधन गटांनी देखील InGaAs APD वर संशोधन केले आहे.फोटोडिटेक्टरसिंगल फोटॉन डिटेक्टर. उदाहरणार्थ, प्रिन्स्टन लाइटवेव्हने प्लॅनर स्ट्रक्चरसह InGaAs/InPAPD सिंगल फोटॉन डिटेक्टर डिझाइन केले आहे आणि ते व्यावसायिक वापरासाठी ठेवले आहे. शांघाय इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्निकल फिजिक्सने 1.5 MHz च्या पल्स फ्रिक्वेन्सीवर 3.6 × 10 ⁻⁴/ns पल्ससह झिंक डिपॉझिट काढून टाकणे आणि कॅपेसिटिव्ह बॅलेंस्ड गेट पल्स मोड वापरून APD फोटोडिटेक्टरच्या सिंगल-फोटॉन कामगिरीची चाचणी केली. जोसेफ पी आणि इतरांनी मेसा स्ट्रक्चर InGaAs APD फोटोडिटेक्टर सिंगल फोटॉन डिटेक्टरची रचना विस्तृत बँडगॅपसह केली आणि शोध कार्यक्षमतेवर परिणाम न करता कमी डार्क काउंट मिळविण्यासाठी शोषक थर सामग्री म्हणून InGaAsP चा वापर केला.
InGaAs APD फोटोडिटेक्टर सिंगल फोटॉन डिटेक्टरचा ऑपरेटिंग मोड फ्री ऑपरेशन मोड आहे, म्हणजेच, APD फोटोडिटेक्टरला हिमस्खलन झाल्यानंतर पेरिफेरल सर्किट बंद करावे लागते आणि काही काळासाठी बंद केल्यानंतर रिकव्हर करावे लागते. बंद होण्याच्या विलंब वेळेचा प्रभाव कमी करण्यासाठी, ते अंदाजे दोन प्रकारांमध्ये विभागले गेले आहे: एक म्हणजे बंद होण्याकरिता निष्क्रिय किंवा सक्रिय बंद होण्याचे सर्किट वापरणे, जसे की R Thew द्वारे वापरलेले सक्रिय बंद होण्याचे सर्किट इ. आकृती (a), (b) ही इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण आणि बंद होण्याच्या सर्किट आणि APD फोटोडिटेक्टरशी त्याचे कनेक्शन यांचे एक सरलीकृत आकृती आहे, जे गेटेड किंवा फ्री रनिंग मोडमध्ये काम करण्यासाठी विकसित केले गेले आहे, ज्यामुळे पूर्वी अवास्तव पोस्ट-पल्स समस्या लक्षणीयरीत्या कमी होते. शिवाय, 1550 nm वर शोध कार्यक्षमता 10% आहे आणि पोस्ट-पल्सची संभाव्यता 1% पेक्षा कमी झाली आहे. दुसरे म्हणजे बायस व्होल्टेजची पातळी नियंत्रित करून जलद बंद होण्याचे आणि पुनर्प्राप्ती साध्य करणे. हिमस्खलन पल्सच्या अभिप्राय नियंत्रणावर अवलंबून नसल्यामुळे, शमन करण्याचा विलंब वेळ लक्षणीयरीत्या कमी होतो आणि डिटेक्टरची शोध कार्यक्षमता सुधारते. उदाहरणार्थ, LC Comandar आणि इतर गेटेड मोड वापरतात. InGaAs/InPAPD वर आधारित गेटेड सिंगल-फोटॉन डिटेक्टर तयार करण्यात आला. सिंगल-फोटॉन डिटेक्शन कार्यक्षमता १५५० nm वर ५५% पेक्षा जास्त होती आणि ७% ची पोस्ट-पल्स संभाव्यता साध्य झाली. या आधारावर, चीनच्या विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विद्यापीठाने मल्टी-मोड फायबर वापरून एकाच वेळी फ्री-मोड InGaAs APD फोटोडिटेक्टर सिंगल-फोटॉन डिटेक्टरसह एक liDAR प्रणाली स्थापित केली. प्रायोगिक उपकरणे आकृती (c) आणि (d) मध्ये दर्शविली आहेत आणि १२ किमी उंचीच्या मल्टी-लेयर ढगांचा शोध १ सेकंदाच्या वेळेच्या रिझोल्यूशन आणि १५ मीटरच्या स्थानिक रिझोल्यूशनसह साध्य केला जातो.
पोस्ट वेळ: मे-०७-२०२४