فوٹو ڈیٹیکٹر کی بینڈوتھ اور ذمہ داری

کی بینڈوتھ اور ذمہ داریفوٹو ڈیٹیکٹر
انتخاب کرتے وقتInGaAs فوٹو ڈیٹیکٹر، ہر کوئی ایک جیسی خصوصیات چاہتا ہے: 10 GHz سے اوپر کی بینڈوتھ اور 0.9 A/W سے اوپر کی ذمہ داری۔ ڈیٹا مینوئل کو پلٹانے کے بعد، میں نے پایا کہ یہ دو نمبر ایک ہی ڈیوائس پر کبھی ظاہر نہیں ہوتے ہیں۔ ہائی بینڈوڈتھ ریسپانسیونیس صرف 0.5 A/W یا اس سے بھی کم ہے، اور ہائی ریسپانسیوینس بینڈوڈتھ صرف چند سو میگاہرٹز ہے۔ یہ مینوفیکچرر کے ساتھ کوئی تکنیکی مسئلہ نہیں ہے – بینڈوڈتھ اور ردعمل فزکس میں فطری طور پر متضاد ہیں، اور آپ یہ دونوں طریقوں سے حاصل نہیں کر سکتے۔
بینڈوڈتھ اور ریسپانسیویٹی ایک موروثی جسمانی تضاد ہے، جس کی جڑ جذب پرت کی موٹائی کے اہم پیرامیٹر میں ہے۔ جذب کرنے والی تہہ کی موٹائی میں اضافہ کوانٹم کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے (اس طرح ذمہ داری میں اضافہ ہوتا ہے)، لیکن یہ چارج کیریئرز کے ٹرانزٹ ٹائم کو طول دے گا (اس طرح بینڈوتھ کو کم کرے گا)؛ اس کے برعکس۔ لہذا، معیاری PIN فوٹو ڈیٹیکٹر کے ڈیزائن میں، دونوں کو ایک ساتھ حاصل نہیں کیا جا سکتا اور ایک سمجھوتہ کرنا ضروری ہے۔
صنعت کی پیش رفت کا منصوبہ:
مضمون میں تین اعلیٰ درجے کے تکنیکی حل پیش کیے گئے ہیں جن کا مقصد اس تضاد کو ختم کرنا ہے۔
ویو گائیڈ ٹائپ ڈیٹیکٹر (WGPD): چارج کیریئرز کے بڑھے ہوئے سمت سے روشنی کے پھیلاؤ کی سمت کو جوڑتا ہے، اور بیک وقت ہائی بینڈوڈتھ (>40 GHz) اور ہائی ریسپانسیویٹی (>0.9 A/W) حاصل کرسکتا ہے، لیکن یہ عمل پیچیدہ ہے اور لاگت زیادہ ہے۔
یونی ڈائریکشنل کیریئر ٹرانسپورٹ فوٹو ڈیٹیکٹر (UTC-PD): کم رفتار سوراخوں کی ٹرانزٹ ٹائم کی حد کو ختم کرتے ہوئے، بڑھے ہوئے کے لیے صرف تیز رفتار الیکٹرانوں کا استعمال کرتے ہوئے، یہ انتہائی ہائی بینڈوڈتھ (>100 GHz) حاصل کر سکتا ہے اور عام طور پر تیز رفتار مواصلات اور terahertz شعبوں میں استعمال ہوتا ہے۔
Resonant cavity enhanced photodetector (RCE): ایک پتلی جذب کرنے والی تہہ کے اندر روشنی جذب کو بڑھانے کے لیے آپٹیکل ریزوننٹ کیویٹی کا استعمال کرتے ہوئے، یہ اعلی بینڈوتھ کو برقرار رکھتے ہوئے کوانٹم کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے، لیکن آپریٹنگ بینڈوڈتھ (سپیکٹرل رینج) بہت تنگ ہے۔
منصوبے کے انتخاب کے لیے تجاویز:
ضروریات کی ترجیح کو واضح کریں: سب سے پہلے، سسٹم سگنل بینڈوڈتھ (3 بار کے مارجن کے ساتھ) کی بنیاد پر فوٹو ڈیٹیکٹر کے لیے کم از کم بینڈوتھ کی ضرورت کا تعین کریں، اور پھر اس حالت کے تحت سب سے زیادہ ردعمل کے ساتھ ماڈل کا انتخاب کریں۔
سسٹم لیول انڈیکیٹرز پر دھیان دیں: فوٹو ڈیٹیکٹر کا جائزہ لیتے وقت، شور کے مساوی طاقت (NEP) اور سسٹم کی حساسیت پر توجہ دی جانی چاہیے، نہ کہ صرف ریسپانسیویٹی، کیونکہ زیادہ شور کے ساتھ زیادہ ذمہ داری بھی ہوسکتی ہے۔
غور کریں۔اے پی ڈی فوٹو ڈیٹیکٹرکم طاقت والے منظرناموں میں: جب واقعہ کی روشنی کی طاقت بہت کم ہو (جیسے <-30 dBm)، برفانی تودہ فوٹوڈیوڈ (APD photodetector) کا اندرونی فائدہ ردعمل کی کمی کو پورا کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، لیکن اس کے زیادہ شور پر توجہ دی جانی چاہیے۔
اعلی ضروریات اور اعلی بجٹ کے ساتھ WGPD کا انتخاب: جب سسٹم کو ہائی بینڈوڈتھ (>20 GHz) اور ہائی ریسپانسیویٹی (>0.8 A/W) دونوں کی ضرورت ہوتی ہے، تو معیاری PIN ڈیٹیکٹر ضروریات کو پورا نہیں کر سکتے، اور ویو گائیڈ ٹائپ ڈیٹیکٹر (WGPD) پر براہ راست غور کیا جانا چاہیے۔
نتیجہ:
معیاری کی بینڈوڈتھ ریسپانسیویٹی ٹریڈ آفPIN فوٹو ڈیٹیکٹرایک موروثی جسمانی حد ہے۔ صحیح معنوں میں اس سے گزرنے کے لیے، کیریئر ٹرانزٹ پاتھ سے روشنی جذب کرنے کے راستے کو جسمانی طور پر ڈیکپل کرنے کے لیے ڈیوائس کی ساخت میں جدت کی ضرورت ہے۔ اعلی درجے کے حل میں بہترین کارکردگی لیکن زیادہ لاگت ہوتی ہے، اس لیے انجینئرنگ کی مشق میں، مخصوص ایپلیکیشن کے منظرناموں، کارکردگی کے تقاضوں اور بجٹ کے درمیان سمجھوتہ کرنا اب بھی ضروری ہے۔