একক ফোটনInGaAs ফটোডিটেক্টর
LiDAR-এর দ্রুত বিকাশের সাথে সাথে,আলো সনাক্তকরণস্বয়ংক্রিয় যানবাহন ট্র্যাকিং ইমেজিং প্রযুক্তিতে ব্যবহৃত প্রযুক্তি এবং রেঞ্জিং প্রযুক্তিরও উচ্চতর প্রয়োজনীয়তা রয়েছে, প্রচলিত স্বল্প আলো সনাক্তকরণ প্রযুক্তিতে ব্যবহৃত ডিটেক্টরের সংবেদনশীলতা এবং সময় রেজোলিউশন প্রকৃত চাহিদা মেটাতে পারে না। একক ফোটন হলো আলোর ক্ষুদ্রতম শক্তি একক, এবং একক ফোটন সনাক্তকরণে সক্ষম ডিটেক্টর হলো স্বল্প আলো সনাক্তকরণের চূড়ান্ত উপকরণ। InGaAs-এর তুলনায়এপিডি ফটোডিটেক্টরInGaAs APD ফোটোডিটেক্টর ভিত্তিক একক-ফোটন ডিটেক্টরগুলির প্রতিক্রিয়া গতি, সংবেদনশীলতা এবং দক্ষতা বেশি। তাই, দেশে ও বিদেশে InGaAs APD ফোটোডিটেক্টর একক-ফোটন ডিটেক্টরের উপর ধারাবাহিক গবেষণা পরিচালিত হয়েছে।
ইতালির মিলান বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা সর্বপ্রথম একটি একক ফোটনের ক্ষণস্থায়ী আচরণ অনুকরণ করার জন্য একটি দ্বি-মাত্রিক মডেল তৈরি করেন।তুষারধস ফটোডিটেক্টর১৯৯৭ সালে, একটি একক ফোটন অ্যাভাল্যাঞ্চ ফটোডিটেক্টরের ক্ষণস্থায়ী বৈশিষ্ট্যের সাংখ্যিক সিমুলেশন ফলাফল প্রদান করা হয়। এরপর ২০০৬ সালে, গবেষকরা MOCVD ব্যবহার করে একটি সমতল জ্যামিতিক কাঠামো প্রস্তুত করেন।InGaAs APD ফটোডিটেক্টরএকক-ফোটন ডিটেক্টর, যা প্রতিফলক স্তর হ্রাস করে এবং ভিন্নধর্মী ইন্টারফেসে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র বৃদ্ধি করে একক-ফোটন সনাক্তকরণ দক্ষতা ১০% পর্যন্ত বাড়িয়েছিল। ২০১৪ সালে, জিঙ্ক ডিফিউশনের অবস্থার আরও উন্নতি এবং উল্লম্ব কাঠামো অপ্টিমাইজ করার মাধ্যমে, একক-ফোটন ডিটেক্টরটির সনাক্তকরণ দক্ষতা ৩০% পর্যন্ত বৃদ্ধি পায় এবং প্রায় ৮৭ পিকোসেকেন্ডের একটি টাইমিং জিটার অর্জন করে। ২০১৬ সালে, সানজারো এম এবং তার সহযোগীরা একটি মনোলিথিক ইন্টিগ্রেটেড রেজিস্টরের সাথে InGaAs APD ফটোডিটেক্টর একক-ফোটন ডিটেক্টরকে একীভূত করেন, ডিটেক্টরটির উপর ভিত্তি করে একটি কম্প্যাক্ট একক-ফোটন কাউন্টিং মডিউল ডিজাইন করেন এবং একটি হাইব্রিড কোয়েন্চ পদ্ধতির প্রস্তাব করেন যা অ্যাভাল্যাঞ্চ চার্জ উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে, যার ফলে পোস্ট-পালস এবং অপটিক্যাল ক্রসটক কমে যায় এবং টাইমিং জিটার ৭০ পিকোসেকেন্ডে নেমে আসে। একই সময়ে, অন্যান্য গবেষণা দলও InGaAs APD নিয়ে গবেষণা চালিয়েছে।ফটোডিটেক্টরএকক ফোটন ডিটেক্টর। উদাহরণস্বরূপ, প্রিন্সটন লাইটওয়েভ প্ল্যানার কাঠামোযুক্ত একটি InGaAs/InPAPD একক ফোটন ডিটেক্টর ডিজাইন করেছে এবং এটিকে বাণিজ্যিকভাবে ব্যবহার শুরু করেছে। সাংহাই ইনস্টিটিউট অফ টেকনিক্যাল ফিজিক্স জিঙ্কের আস্তরণ অপসারণ এবং ক্যাপাসিটিভ ব্যালেন্সড গেট পালস মোড ব্যবহার করে APD ফোটোডিটেক্টরের একক-ফোটন কর্মক্ষমতা পরীক্ষা করেছে, যেখানে ১.৫ মেগাহার্টজ পালস ফ্রিকোয়েন্সিতে ডার্ক কাউন্ট ছিল ৩.৬ × ১০⁻⁴/ন্যানোসেকেন্ড/পালস। জোসেফ পি এবং তার সহযোগীরা প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপযুক্ত মেসা কাঠামোর InGaAs APD ফোটোডিটেক্টর একক ফোটন ডিটেক্টর ডিজাইন করেছেন এবং ডিটেকশন দক্ষতাকে প্রভাবিত না করে কম ডার্ক কাউন্ট পাওয়ার জন্য শোষক স্তর উপাদান হিসেবে InGaAsP ব্যবহার করেছেন।
InGaAs APD ফোটোডিটেক্টরের একক ফোটন ডিটেক্টরের অপারেটিং মোড হলো ফ্রি অপারেশন মোড, অর্থাৎ, একটি অ্যাভাল্যাঞ্চ ঘটার পর APD ফোটোডিটেক্টরকে পেরিফেরাল সার্কিট কোয়েন্চ করতে হয় এবং একটি নির্দিষ্ট সময় কোয়েন্চ করার পর এটি পুনরুদ্ধার হয়। কোয়েন্চিং বিলম্ব সময়ের প্রভাব কমানোর জন্য, এটিকে মোটামুটি দুটি ভাগে ভাগ করা হয়েছে: একটি হলো প্যাসিভ বা অ্যাক্টিভ কোয়েন্চিং সার্কিট ব্যবহার করে কোয়েন্চিং সম্পন্ন করা, যেমন R Thew ইত্যাদিতে ব্যবহৃত অ্যাক্টিভ কোয়েন্চিং সার্কিট। চিত্র (a), (b) হলো ইলেকট্রনিক নিয়ন্ত্রণ এবং অ্যাক্টিভ কোয়েন্চিং সার্কিটের একটি সরলীকৃত ডায়াগ্রাম এবং APD ফোটোডিটেক্টরের সাথে এর সংযোগ, যা গেটেড বা ফ্রি রানিং মোডে কাজ করার জন্য তৈরি করা হয়েছে, যা পূর্বে অনুধাবন করা যায়নি এমন পোস্ট-পালস সমস্যাকে উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে। অধিকন্তু, 1550 nm-এ সনাক্তকরণ দক্ষতা 10%, এবং পোস্ট-পালসের সম্ভাবনা 1%-এরও কম। দ্বিতীয়টি হলো বায়াস ভোল্টেজের মাত্রা নিয়ন্ত্রণ করে দ্রুত কোয়েন্চিং এবং পুনরুদ্ধার বাস্তবায়ন করা। যেহেতু এটি অ্যাভাল্যাঞ্চ পালসের ফিডব্যাক কন্ট্রোলের উপর নির্ভর করে না, তাই কোয়েনচিং-এর বিলম্ব সময় উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায় এবং ডিটেক্টরের সনাক্তকরণ দক্ষতা উন্নত হয়। উদাহরণস্বরূপ, এলসি কমান্ডার এবং অন্যান্যরা গেটেড মোড ব্যবহার করেন। InGaAs/InPAPD-এর উপর ভিত্তি করে একটি গেটেড সিঙ্গেল-ফোটন ডিটেক্টর প্রস্তুত করা হয়েছিল। ১৫৫০ nm-এ সিঙ্গেল-ফোটন সনাক্তকরণ দক্ষতা ৫৫%-এর বেশি ছিল এবং ৭% পোস্ট-পালস সম্ভাব্যতা অর্জন করা হয়েছিল। এর উপর ভিত্তি করে, চীনের বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি বিশ্ববিদ্যালয় একটি মাল্টি-মোড ফাইবারের সাথে একযোগে একটি ফ্রি-মোড InGaAs APD ফটোডিটেক্টর সিঙ্গেল-ফোটন ডিটেক্টর সংযুক্ত করে একটি লাইডার (liDAR) সিস্টেম স্থাপন করেছে। পরীক্ষামূলক সরঞ্জাম চিত্র (c) এবং (d)-তে দেখানো হয়েছে, এবং ১২ কিমি উচ্চতার বহুস্তরীয় মেঘের সনাক্তকরণ ১ সেকেন্ডের সময় রেজোলিউশন এবং ১৫ মিটারের স্থানিক রেজোলিউশনে সম্পন্ন করা হয়েছে।
পোস্ট করার সময়: ০৭-মে-২০২৪