ਸਿੰਗਲ ਫੋਟੋਨInGaAs ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ
LiDAR ਦੇ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਵਿਕਾਸ ਦੇ ਨਾਲ,ਰੋਸ਼ਨੀ ਖੋਜਆਟੋਮੈਟਿਕ ਵਾਹਨ ਟਰੈਕਿੰਗ ਇਮੇਜਿੰਗ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਲਈ ਵਰਤੀ ਜਾਂਦੀ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਅਤੇ ਰੇਂਜਿੰਗ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਦੀਆਂ ਵੀ ਉੱਚ ਲੋੜਾਂ ਹਨ, ਰਵਾਇਤੀ ਘੱਟ ਰੋਸ਼ਨੀ ਖੋਜ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਵਿੱਚ ਵਰਤੇ ਜਾਣ ਵਾਲੇ ਡਿਟੈਕਟਰ ਦੀ ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਅਤੇ ਸਮਾਂ ਰੈਜ਼ੋਲੂਸ਼ਨ ਅਸਲ ਲੋੜਾਂ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਨਹੀਂ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਸਿੰਗਲ ਫੋਟੌਨ ਰੋਸ਼ਨੀ ਦੀ ਸਭ ਤੋਂ ਛੋਟੀ ਊਰਜਾ ਇਕਾਈ ਹੈ, ਅਤੇ ਸਿੰਗਲ ਫੋਟੌਨ ਖੋਜਣ ਦੀ ਸਮਰੱਥਾ ਵਾਲਾ ਡਿਟੈਕਟਰ ਘੱਟ ਰੋਸ਼ਨੀ ਦੀ ਖੋਜ ਦਾ ਅੰਤਮ ਸੰਦ ਹੈ। InGaAs ਨਾਲ ਤੁਲਨਾ ਕੀਤੀ ਗਈAPD ਫੋਟੋ ਡਿਟੈਕਟਰ, InGaAs APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ 'ਤੇ ਆਧਾਰਿਤ ਸਿੰਗਲ-ਫੋਟੋਨ ਡਿਟੈਕਟਰਾਂ ਵਿੱਚ ਉੱਚ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੀ ਗਤੀ, ਸੰਵੇਦਨਸ਼ੀਲਤਾ ਅਤੇ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, IN-GAAS APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਸਿੰਗਲ ਫੋਟੋਨ ਡਿਟੈਕਟਰਾਂ 'ਤੇ ਦੇਸ਼ ਅਤੇ ਵਿਦੇਸ਼ ਵਿੱਚ ਖੋਜਾਂ ਦੀ ਇੱਕ ਲੜੀ ਕੀਤੀ ਗਈ ਹੈ।
ਇਟਲੀ ਦੀ ਮਿਲਾਨ ਯੂਨੀਵਰਸਿਟੀ ਦੇ ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੇ ਪਹਿਲੀ ਵਾਰ ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ ਫੋਟੋਨ ਦੇ ਅਸਥਾਈ ਵਿਵਹਾਰ ਦੀ ਨਕਲ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਦੋ-ਅਯਾਮੀ ਮਾਡਲ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤਾ।ਬਰਫ਼ਬਾਰੀ ਫੋਟੋ ਡਿਟੈਕਟਰ1997 ਵਿੱਚ, ਅਤੇ ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ ਫੋਟੋਨ ਐਵਲੈਂਚ ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਦੀਆਂ ਅਸਥਾਈ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਦੇ ਸੰਖਿਆਤਮਕ ਸਿਮੂਲੇਸ਼ਨ ਨਤੀਜੇ ਦਿੱਤੇ। ਫਿਰ 2006 ਵਿੱਚ, ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੇ ਇੱਕ ਪਲੈਨਰ ਜਿਓਮੈਟ੍ਰਿਕ ਤਿਆਰ ਕਰਨ ਲਈ MOCVD ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕੀਤੀInGaAs APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਸਿੰਗਲ ਫੋਟੋਨ ਡਿਟੈਕਟਰ, ਜਿਸ ਨੇ ਰਿਫਲੈਕਟਿਵ ਲੇਅਰ ਨੂੰ ਘਟਾ ਕੇ ਅਤੇ ਵਿਪਰੀਤ ਇੰਟਰਫੇਸ 'ਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਨੂੰ ਵਧਾ ਕੇ ਸਿੰਗਲ-ਫੋਟੋਨ ਖੋਜ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਨੂੰ 10% ਤੱਕ ਵਧਾ ਦਿੱਤਾ। 2014 ਵਿੱਚ, ਜ਼ਿੰਕ ਦੇ ਫੈਲਣ ਦੀਆਂ ਸਥਿਤੀਆਂ ਵਿੱਚ ਹੋਰ ਸੁਧਾਰ ਕਰਕੇ ਅਤੇ ਲੰਬਕਾਰੀ ਢਾਂਚੇ ਨੂੰ ਅਨੁਕੂਲ ਬਣਾ ਕੇ, ਸਿੰਗਲ-ਫੋਟੋਨ ਡਿਟੈਕਟਰ ਵਿੱਚ 30% ਤੱਕ, ਇੱਕ ਉੱਚ ਖੋਜ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਲਗਭਗ 87 ps ਦੀ ਟਾਈਮਿੰਗ ਜਿਟਰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। 2016 ਵਿੱਚ, SANZARO M et al. InGaAs APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਸਿੰਗਲ-ਫੋਟੋਨ ਡਿਟੈਕਟਰ ਨੂੰ ਇੱਕ ਮੋਨੋਲਿਥਿਕ ਏਕੀਕ੍ਰਿਤ ਰੋਧਕ ਦੇ ਨਾਲ ਏਕੀਕ੍ਰਿਤ ਕੀਤਾ, ਡਿਟੈਕਟਰ ਦੇ ਅਧਾਰ ਤੇ ਇੱਕ ਸੰਖੇਪ ਸਿੰਗਲ-ਫੋਟੋਨ ਕਾਉਂਟਿੰਗ ਮੋਡੀਊਲ ਤਿਆਰ ਕੀਤਾ, ਅਤੇ ਇੱਕ ਹਾਈਬ੍ਰਿਡ ਬੁਝਾਉਣ ਦਾ ਤਰੀਕਾ ਪ੍ਰਸਤਾਵਿਤ ਕੀਤਾ ਜਿਸ ਨਾਲ ਬਰਫ਼ਬਾਰੀ ਦੇ ਚਾਰਜ ਨੂੰ ਮਹੱਤਵਪੂਰਣ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਘਟਾਇਆ ਗਿਆ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਪੋਸਟ-ਪਲਸ ਅਤੇ ਆਪਟੀਕਲ ਕ੍ਰਾਸਸਟਾਲ ਨੂੰ ਘਟਾਇਆ ਗਿਆ, ਟਾਈਮਿੰਗ ਜਿਟਰ ਨੂੰ 70 ps ਤੱਕ ਘਟਾ ਰਿਹਾ ਹੈ। ਇਸ ਦੇ ਨਾਲ ਹੀ, ਹੋਰ ਖੋਜ ਸਮੂਹਾਂ ਨੇ ਵੀ InGaAs APD 'ਤੇ ਖੋਜ ਕੀਤੀ ਹੈਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰਸਿੰਗਲ ਫੋਟੋਨ ਡਿਟੈਕਟਰ. ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, ਪ੍ਰਿੰਸਟਨ ਲਾਈਟਵੇਵ ਨੇ ਪਲੈਨਰ ਢਾਂਚੇ ਦੇ ਨਾਲ InGaAs/InPAPD ਸਿੰਗਲ ਫੋਟੋਨ ਡਿਟੈਕਟਰ ਨੂੰ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਕੀਤਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸਨੂੰ ਵਪਾਰਕ ਵਰਤੋਂ ਵਿੱਚ ਰੱਖਿਆ ਹੈ। ਸ਼ੰਘਾਈ ਇੰਸਟੀਚਿਊਟ ਆਫ਼ ਟੈਕਨੀਕਲ ਫਿਜ਼ਿਕਸ ਨੇ 1.5 MHz ਦੀ ਪਲਸ ਫ੍ਰੀਕੁਐਂਸੀ 'ਤੇ 3.6 × 10 ⁻⁴/ns ਪਲਸ ਦੀ ਡਾਰਕ ਕਾਉਂਟ ਦੇ ਨਾਲ ਜ਼ਿੰਕ ਡਿਪਾਜ਼ਿਟ ਨੂੰ ਹਟਾਉਣ ਅਤੇ ਕੈਪੇਸਿਟਿਵ ਸੰਤੁਲਿਤ ਗੇਟ ਪਲਸ ਮੋਡ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਦੇ ਸਿੰਗਲ-ਫੋਟੋਨ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਦੀ ਜਾਂਚ ਕੀਤੀ। ਜੋਸਫ਼ ਪੀ ਐਟ ਅਲ. ਨੇ ਮੇਸਾ ਬਣਤਰ InGaAs APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਸਿੰਗਲ ਫੋਟੌਨ ਡਿਟੈਕਟਰ ਨੂੰ ਵਿਆਪਕ ਬੈਂਡਗੈਪ ਦੇ ਨਾਲ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਕੀਤਾ, ਅਤੇ ਖੋਜ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕੀਤੇ ਬਿਨਾਂ ਘੱਟ ਹਨੇਰੇ ਦੀ ਗਿਣਤੀ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ InGaAsP ਨੂੰ ਸੋਖਣ ਵਾਲੀ ਪਰਤ ਸਮੱਗਰੀ ਵਜੋਂ ਵਰਤਿਆ।
InGaAs APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਸਿੰਗਲ ਫੋਟੋਨ ਡਿਟੈਕਟਰ ਦਾ ਓਪਰੇਟਿੰਗ ਮੋਡ ਮੁਫਤ ਓਪਰੇਸ਼ਨ ਮੋਡ ਹੈ, ਯਾਨੀ, APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਨੂੰ ਬਰਫਬਾਰੀ ਹੋਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਪੈਰੀਫਿਰਲ ਸਰਕਟ ਨੂੰ ਬੁਝਾਉਣ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਕੁਝ ਸਮੇਂ ਲਈ ਬੁਝਾਉਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਠੀਕ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਬੁਝਾਉਣ ਦੇ ਦੇਰੀ ਸਮੇਂ ਦੇ ਪ੍ਰਭਾਵ ਨੂੰ ਘਟਾਉਣ ਲਈ, ਇਸ ਨੂੰ ਮੋਟੇ ਤੌਰ 'ਤੇ ਦੋ ਕਿਸਮਾਂ ਵਿੱਚ ਵੰਡਿਆ ਗਿਆ ਹੈ: ਇੱਕ ਇਹ ਹੈ ਕਿ ਬੁਝਾਉਣ ਨੂੰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ ਪੈਸਿਵ ਜਾਂ ਸਰਗਰਮ ਕੁਇੰਚਿੰਗ ਸਰਕਟ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਨਾ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਆਰ ਥਿਊ ਦੁਆਰਾ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਕੁੰਜਿੰਗ ਸਰਕਟ, ਆਦਿ ਚਿੱਤਰ (ਏ) , (ਬੀ) ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕ ਨਿਯੰਤਰਣ ਅਤੇ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਕੁੰਜਿੰਗ ਸਰਕਟ ਦਾ ਇੱਕ ਸਰਲ ਚਿੱਤਰ ਹੈ ਅਤੇ ਏਪੀਡੀ ਫੋਟੋਡਿਟੇਕਟਰ ਨਾਲ ਇਸਦਾ ਕਨੈਕਸ਼ਨ ਹੈ, ਜੋ ਕੰਮ ਕਰਨ ਲਈ ਵਿਕਸਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। ਗੇਟਡ ਜਾਂ ਫ੍ਰੀ ਰਨਿੰਗ ਮੋਡ ਵਿੱਚ, ਜੋ ਕਿ ਪਹਿਲਾਂ ਅਣਸੁਲਝੀ ਪੋਸਟ-ਪਲਸ ਸਮੱਸਿਆ ਨੂੰ ਮਹੱਤਵਪੂਰਣ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, 1550 nm 'ਤੇ ਖੋਜ ਦੀ ਕੁਸ਼ਲਤਾ 10% ਹੈ, ਅਤੇ ਪੋਸਟ-ਪਲਸ ਦੀ ਸੰਭਾਵਨਾ 1% ਤੋਂ ਘੱਟ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਦੂਜਾ ਪੱਖਪਾਤ ਵੋਲਟੇਜ ਦੇ ਪੱਧਰ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕਰਕੇ ਤੇਜ਼ ਬੁਝਾਉਣ ਅਤੇ ਰਿਕਵਰੀ ਦਾ ਅਹਿਸਾਸ ਕਰਨਾ ਹੈ। ਕਿਉਂਕਿ ਇਹ ਬਰਫ਼ਬਾਰੀ ਪਲਸ ਦੇ ਫੀਡਬੈਕ ਨਿਯੰਤਰਣ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਨਹੀਂ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਬੁਝਾਉਣ ਦਾ ਦੇਰੀ ਸਮਾਂ ਮਹੱਤਵਪੂਰਣ ਤੌਰ 'ਤੇ ਘਟਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਖੋਜਕਰਤਾ ਦੀ ਖੋਜ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਿੱਚ ਸੁਧਾਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, LC ਕਮਾਂਡਰ ਐਟ ਅਲ ਗੇਟਡ ਮੋਡ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹਨ। InGaAs/InPAPD 'ਤੇ ਅਧਾਰਤ ਇੱਕ ਗੇਟਡ ਸਿੰਗਲ-ਫੋਟੋਨ ਡਿਟੈਕਟਰ ਤਿਆਰ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। ਸਿੰਗਲ-ਫੋਟੋਨ ਖੋਜ ਕੁਸ਼ਲਤਾ 1550 nm 'ਤੇ 55% ਤੋਂ ਵੱਧ ਸੀ, ਅਤੇ ਪਲਸ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਦੀ ਸੰਭਾਵਨਾ 7% ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਗਈ ਸੀ। ਇਸ ਆਧਾਰ 'ਤੇ, ਚੀਨ ਦੀ ਯੂਨੀਵਰਸਿਟੀ ਆਫ਼ ਸਾਇੰਸ ਐਂਡ ਟੈਕਨਾਲੋਜੀ ਨੇ ਮਲਟੀ-ਮੋਡ ਫਾਈਬਰ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ ਇੱਕ ਫ੍ਰੀ-ਮੋਡ InGaAs APD ਫੋਟੋਡਿਟੈਕਟਰ ਸਿੰਗਲ-ਫੋਟੋਨ ਡਿਟੈਕਟਰ ਦੇ ਨਾਲ ਇੱਕ liDAR ਸਿਸਟਮ ਦੀ ਸਥਾਪਨਾ ਕੀਤੀ। ਪ੍ਰਯੋਗਾਤਮਕ ਸਾਜ਼ੋ-ਸਾਮਾਨ ਨੂੰ ਚਿੱਤਰ (c) ਅਤੇ (d) ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਇਆ ਗਿਆ ਹੈ, ਅਤੇ 12 ਕਿਲੋਮੀਟਰ ਦੀ ਉਚਾਈ ਵਾਲੇ ਬਹੁ-ਪਰਤ ਬੱਦਲਾਂ ਦੀ ਖੋਜ 1 s ਦੇ ਸਮੇਂ ਅਤੇ 15 ਮੀਟਰ ਦੇ ਸਥਾਨਿਕ ਰੈਜ਼ੋਲੂਸ਼ਨ ਨਾਲ ਅਨੁਭਵ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
ਪੋਸਟ ਟਾਈਮ: ਮਈ-07-2024