ඡායා රූප අනාවරක සහ කැපුම් තරංග ආයාම

ඡායාරූප අනාවරකසහ කැපුම් තරංග ආයාම

මෙම ලිපියෙන් අවධානය යොමු කරන්නේ ප්‍රකාශ අනාවරකවල ද්‍රව්‍ය සහ ක්‍රියාකාරී මූලධර්ම (විශේෂයෙන් කලාප න්‍යාය මත පදනම් වූ ප්‍රතිචාර යාන්ත්‍රණය), මෙන්ම විවිධ අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍යවල ප්‍රධාන පරාමිතීන් සහ යෙදුම් අවස්ථා පිළිබඳව ය.
1. මූලික මූලධර්මය: ප්‍රකාශ අනාවරකය ප්‍රකාශ විද්‍යුත් ආචරණය මත පදනම්ව ක්‍රියාත්මක වේ. සංයුජතා කලාපයේ සිට සන්නායක කලාපයට ඉලෙක්ට්‍රෝන උද්දීපනය කිරීම සඳහා, සිදුවීම් ෆෝටෝන ප්‍රමාණවත් ශක්තියක් (ද්‍රව්‍යයේ කලාප පරතරයේ පළල Eg ට වඩා වැඩි) රැගෙන යා යුතු අතර, එමඟින් හඳුනාගත හැකි විද්‍යුත් සංඥාවක් සාදයි. ෆෝටෝන ශක්තිය තරංග ආයාමයට ප්‍රතිලෝමව සමානුපාතික වේ, එබැවින් අනාවරකයට “කැපුම් තරංග ආයාමයක්” (λ c) ඇත - ප්‍රතිචාර දැක්විය හැකි උපරිම තරංග ආයාමය, ඉන් ඔබ්බට එයට ඵලදායී ලෙස ප්‍රතිචාර දැක්විය නොහැක. කැපුම් තරංග ආයාමය λ c ≈ 1240/Eg (nm) සූත්‍රය භාවිතයෙන් ඇස්තමේන්තු කළ හැකිය, එහිදී Eg මනිනු ලබන්නේ eV වලින් ය.
2. ප්‍රධාන අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය සහ ඒවායේ ලක්ෂණ:
සිලිකන් (Si): කලාප පරතරය 1.12 eV පමණ වන අතර, කඩඉම් තරංග ආයාමය 1107 nm පමණ වේ. කෙටි දුර බහුමාධ්‍ය ෆයිබර් ඔප්ටික් අන්තර් සම්බන්ධතාවය (දත්ත මධ්‍යස්ථාන වැනි) සඳහා බහුලව භාවිතා වන 850 nm වැනි කෙටි තරංග ආයාම හඳුනාගැනීම සඳහා සුදුසු වේ.
ගැලියම් ආසනයිඩ් (GaAs): කලාප පරතරය 1.42 eV, කඩඉම් තරංග ආයාමය ආසන්න වශයෙන් 873 nm. 850 nm තරංග ආයාම කලාපයට සුදුසු, එය තනි චිපයක් මත එකම ද්‍රව්‍යයේ VCSEL ආලෝක ප්‍රභවයන් සමඟ ඒකාබද්ධ කළ හැකිය.
ඉන්ඩියම් ගැලියම් ආසනයිඩ් (InGaAs): කලාප පරතරය පළල 0.36~1.42 eV අතර සකස් කළ හැකි අතර, කැපුම් තරංග ආයාමය 873~3542 nm ආවරණය කරයි. එය 1310 nm සහ 1550 nm තන්තු සන්නිවේදන කවුළු සඳහා ප්‍රධාන ධාරාවේ අනාවරක ද්‍රව්‍යය වන නමුත් InP උපස්ථරයක් අවශ්‍ය වන අතර සිලිකන් පාදක පරිපථ සමඟ ඒකාබද්ධ කිරීමට සංකීර්ණ වේ.
ජර්මේනියම් (Ge): ආසන්න වශයෙන් 0.66 eV කලාප පරතරයක් සහ ආසන්න වශයෙන් 1879 nm ක කැපුම් තරංග ආයාමයක් සහිත. එය 1550 nm සිට 1625 nm (L-band) දක්වා ආවරණය කළ හැකි අතර සිලිකන් උපස්ථර සමඟ අනුකූල වන අතර, එය දිගු කලාප වලට ප්‍රතිචාර දැක්වීම පුළුල් කිරීම සඳහා ශක්‍ය විසඳුමක් බවට පත් කරයි.
සිලිකන් ජර්මේනියම් මිශ්‍ර ලෝහය (Si0.5Ge0.5 වැනි): කලාප පරතරය 0.96 eV පමණ වන අතර, කැපුම් තරංග ආයාමය 1292 nm පමණ වේ. සිලිකන් වල ජර්මේනියම් මාත්‍රණය කිරීමෙන්, ප්‍රතිචාර තරංග ආයාමය සිලිකන් උපස්ථරයේ දිගු කලාප දක්වා ව්‍යාප්ත කළ හැක.
3. යෙදුම් අවස්ථා සංගමය:
850 nm කලාපය:සිලිකන් ප්‍රභා අනාවරකහෝ GaAs ඡායා අනාවරක භාවිතා කළ හැක.
1310/1550 nm කලාපය:InGaAs ප්‍රභා අනාවරකප්‍රධාන වශයෙන් භාවිතා වේ. පිරිසිදු ජර්මනියම් හෝ සිලිකන් ජර්මනියම් මිශ්‍ර ලෝහ ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් වලටද මෙම පරාසය ආවරණය කළ හැකි අතර සිලිකන් පාදක ඒකාබද්ධතාවයේ විභව වාසි ඇත.

සමස්තයක් වශයෙන්, කලාප න්‍යාය සහ කැපුම් තරංග ආයාමයේ මූලික සංකල්ප හරහා, ප්‍රකාශ අනාවරකවල විවිධ අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍යවල යෙදුම් ලක්ෂණ සහ තරංග ආයාම ආවරණ පරාසය ක්‍රමානුකූලව සමාලෝචනය කර ඇති අතර, ද්‍රව්‍ය තේරීම, ෆයිබර් ඔප්ටික් සන්නිවේදන තරංග ආයාම කවුළුව සහ ඒකාබද්ධ කිරීමේ ක්‍රියාවලි පිරිවැය අතර සමීප සම්බන්ධතාවය පෙන්වා දී ඇත.