سنگل فوٹوونInGaAs فوٹو ڈیٹیکٹر
LiDAR کی تیز رفتار ترقی کے ساتھ،روشنی کا پتہ لگاناآٹومیٹک گاڑیوں سے باخبر رہنے والی امیجنگ ٹیکنالوجی کے لیے استعمال ہونے والی ٹیکنالوجی اور رینج ٹیکنالوجی کی بھی ضرورتیں زیادہ ہیں، روایتی کم روشنی کا پتہ لگانے والی ٹیکنالوجی میں استعمال ہونے والے ڈیٹیکٹر کی حساسیت اور وقت کی ریزولوشن اصل ضروریات کو پورا نہیں کر سکتی۔ سنگل فوٹون روشنی کی سب سے چھوٹی توانائی کی اکائی ہے، اور سنگل فوٹوون کا پتہ لگانے کی صلاحیت والا ڈیٹیکٹر کم روشنی کا پتہ لگانے کا حتمی آلہ ہے۔ InGaAs کے مقابلے میںاے پی ڈی فوٹو ڈیٹیکٹر, InGaAs APD فوٹو ڈیٹیکٹر پر مبنی سنگل فوٹون ڈٹیکٹر میں ردعمل کی رفتار، حساسیت اور کارکردگی زیادہ ہوتی ہے۔ لہذا، اندرون اور بیرون ملک IN-GAAS APD فوٹو ڈیٹیکٹر سنگل فوٹوون ڈیٹیکٹر پر تحقیق کا سلسلہ جاری ہے۔
اٹلی میں یونیورسٹی آف میلان کے محققین نے سب سے پہلے ایک دو جہتی ماڈل تیار کیا تاکہ ایک فوٹون کے عارضی رویے کی تقلید کی جا سکے۔برفانی تودہ فوٹو ڈیٹیکٹر1997 میں، اور سنگل فوٹوون برفانی تودہ فوٹو ڈیٹیکٹر کی عارضی خصوصیات کے عددی نقالی نتائج دیے۔ پھر 2006 میں، محققین نے پلانر جیومیٹرک تیار کرنے کے لیے MOCVD کا استعمال کیا۔InGaAs APD فوٹو ڈیٹیکٹرسنگل فوٹوون کا پتہ لگانے والا، جس نے عکاس پرت کو کم کرکے اور متضاد انٹرفیس پر برقی فیلڈ کو بڑھا کر سنگل فوٹون کا پتہ لگانے کی کارکردگی کو 10 فیصد تک بڑھا دیا۔ 2014 میں، زنک کے پھیلاؤ کے حالات کو مزید بہتر بنا کر اور عمودی ڈھانچے کو بہتر بنا کر، سنگل فوٹون ڈٹیکٹر میں 30 فیصد تک، زیادہ کھوج لگانے کی کارکردگی ہے، اور تقریباً 87 پی ایس کی ٹائمنگ جٹر حاصل کرتا ہے۔ 2016 میں، SANZARO M et al. InGaAs APD فوٹو ڈیٹیکٹر سنگل فوٹون ڈیٹیکٹر کو یک سنگی انٹیگریٹڈ ریزسٹر کے ساتھ مربوط کیا، ڈیٹیکٹر کی بنیاد پر ایک کمپیکٹ سنگل فوٹون گنتی کا ماڈیول ڈیزائن کیا، اور ایک ہائبرڈ بجھانے کا طریقہ تجویز کیا جس نے برفانی تودے کے چارج کو نمایاں طور پر کم کیا، اس طرح پوسٹ پلس اور آپٹیکل کراسسٹالک کو کم کیا، ٹائمنگ جٹر کو 70 پی ایس تک کم کرنا۔ اسی وقت، دیگر تحقیقی گروپوں نے بھی InGaAs APD پر تحقیق کی ہے۔فوٹو ڈیٹیکٹرسنگل فوٹوون کا پتہ لگانے والا۔ مثال کے طور پر، Princeton Lightwave نے InGaAs/InPAPD سنگل فوٹون ڈیٹیکٹر پلانر ڈھانچے کے ساتھ ڈیزائن کیا ہے اور اسے تجارتی استعمال میں ڈال دیا ہے۔ شنگھائی انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنیکل فزکس نے 1.5 میگاہرٹز کی پلس فریکوئنسی پر 3.6 × 10 ⁻⁴/ns پلس کی تاریک گنتی کے ساتھ زنک کے ذخائر کو ہٹانے اور کپیسیٹیو متوازن گیٹ پلس موڈ کا استعمال کرتے ہوئے APD فوٹو ڈیٹیکٹر کی سنگل فوٹوون کارکردگی کا تجربہ کیا۔ جوزف پی وغیرہ۔ وسیع بینڈ گیپ کے ساتھ میسا ڈھانچہ InGaAs APD فوٹو ڈیٹیکٹر سنگل فوٹون ڈیٹیکٹر ڈیزائن کیا، اور InGaAsP کو جذب کرنے والی پرت کے مواد کے طور پر استعمال کیا تاکہ پتہ لگانے کی کارکردگی کو متاثر کیے بغیر کم سیاہ شمار حاصل کیا جا سکے۔
InGaAs APD photodetector سنگل فوٹوون ڈیٹیکٹر کا آپریٹنگ موڈ فری آپریشن موڈ ہے، یعنی APD فوٹو ڈیٹیکٹر کو برفانی تودہ گرنے کے بعد پیریفرل سرکٹ کو بجھانے اور کچھ عرصے تک بجھانے کے بعد صحت یاب ہونے کی ضرورت ہے۔ بجھانے میں تاخیر کے وقت کے اثرات کو کم کرنے کے لیے، اسے تقریباً دو اقسام میں تقسیم کیا گیا ہے: ایک یہ کہ بجھانے کے لیے غیر فعال یا فعال بجھانے والے سرکٹ کا استعمال کیا جائے، جیسے کہ R Thew کے ذریعے استعمال ہونے والا فعال بجھانے والا سرکٹ وغیرہ۔ شکل (a) , (b) الیکٹرانک کنٹرول اور فعال بجھانے والے سرکٹ کا ایک آسان خاکہ ہے اور APD فوٹو ڈیٹیکٹر کے ساتھ اس کا کنکشن ہے، جسے گیٹڈ یا فری رننگ موڈ میں کام کرنے کے لیے تیار کیا گیا ہے، جس سے پلس کے بعد کے غیر حقیقی مسئلے کو نمایاں طور پر کم کیا گیا ہے۔ مزید یہ کہ، 1550 nm پر پتہ لگانے کی کارکردگی 10% ہے، اور پلس کے بعد کا امکان کم ہو کر 1% سے بھی کم ہو گیا ہے۔ دوسرا تعصب وولٹیج کی سطح کو کنٹرول کرکے تیزی سے بجھانے اور بحالی کا احساس کرنا ہے۔ چونکہ یہ برفانی تودے کی نبض کے فیڈ بیک کنٹرول پر منحصر نہیں ہے، اس لیے بجھانے میں تاخیر کا وقت نمایاں طور پر کم ہو جاتا ہے اور ڈیٹیکٹر کی کھوج کی کارکردگی بہتر ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، ایل سی کمانڈر وغیرہ گیٹڈ موڈ استعمال کرتے ہیں۔ InGaAs/InPAPD پر مبنی ایک گیٹڈ سنگل فوٹون ڈیٹیکٹر تیار کیا گیا تھا۔ سنگل فوٹون کا پتہ لگانے کی کارکردگی 1550 nm پر 55٪ سے زیادہ تھی، اور پلس کے بعد کا امکان 7٪ حاصل کیا گیا تھا۔ اس بنیاد پر، چین کی یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی نے ملٹی موڈ فائبر کو بیک وقت فری موڈ InGaAs APD فوٹو ڈیٹیکٹر سنگل فوٹون ڈیٹیکٹر کے ساتھ استعمال کرتے ہوئے ایک liDAR سسٹم قائم کیا۔ تجرباتی آلات کو شکل (c) اور (d) میں دکھایا گیا ہے، اور 12 کلومیٹر کی اونچائی والے کثیر پرت کے بادلوں کا پتہ لگانے کا وقت 1 s کی ریزولوشن اور 15 میٹر کی مقامی ریزولوشن کے ساتھ محسوس کیا جاتا ہے۔
پوسٹ ٹائم: مئی 07-2024