තනි ෆෝටෝන InGaAs ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය

තනි ෆෝටෝනයInGaAs ඡායා අනාවරකය

LiDAR හි වේගවත් සංවර්ධනයත් සමඟ,ආලෝක අනාවරණයස්වයංක්‍රීය වාහන ලුහුබැඳීමේ රූපකරණ තාක්ෂණය සඳහා භාවිතා කරන තාක්ෂණය සහ පරාස තාක්ෂණයට ද ඉහළ අවශ්‍යතා ඇති බැවින්, සාම්ප්‍රදායික අඩු ආලෝක හඳුනාගැනීමේ තාක්ෂණයේ භාවිතා කරන අනාවරකයේ සංවේදීතාව සහ කාල විභේදනය සැබෑ අවශ්‍යතා සපුරාලිය නොහැක. තනි ෆෝටෝනය ආලෝකයේ කුඩාම ශක්ති ඒකකය වන අතර තනි ෆෝටෝන හඳුනාගැනීමේ හැකියාව ඇති අනාවරකය අඩු ආලෝක හඳුනාගැනීමේ අවසාන මෙවලම වේ. InGaAs සමඟ සසඳන විටAPD ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය, InGaAs APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය මත පදනම් වූ තනි-ෆෝටෝන අනාවරකවලට ඉහළ ප්‍රතිචාර වේගය, සංවේදීතාව සහ කාර්යක්ෂමතාව ඇත. එබැවින්, IN-GAAS APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් තනි ෆෝටෝන අනාවරක පිළිබඳ පර්යේෂණ මාලාවක් දේශීය හා විදේශීය වශයෙන් සිදු කර ඇත.

ඉතාලියේ මිලාන් විශ්ව විද්‍යාලයේ පර්යේෂකයින් මුලින්ම තනි ෆෝටෝනයක අස්ථිර හැසිරීම අනුකරණය කිරීම සඳහා ද්විමාන ආකෘතියක් නිර්මාණය කළහ.හිම කුණාටු ප්‍රභා අනාවරකය1997 දී, සහ තනි ෆෝටෝන හිම කුණාටු ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයක අස්ථිර ලක්ෂණ පිළිබඳ සංඛ්‍යාත්මක සමාකරණ ප්‍රතිඵල ලබා දුන්නේය. පසුව 2006 දී, පර්යේෂකයන් තලීය ජ්‍යාමිතිකInGaAs APD ප්‍රභා අනාවරකයතනි ෆෝටෝන අනාවරකය, පරාවර්තක ස්ථරය අඩු කිරීමෙන් සහ විෂමජාතීය අතුරුමුහුණතෙහි විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය වැඩි දියුණු කිරීමෙන් තනි-ෆෝටෝන හඳුනාගැනීමේ කාර්යක්ෂමතාව 10% දක්වා වැඩි කළේය. 2014 දී, සින්ක් විසරණ තත්වයන් තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීමෙන් සහ සිරස් ව්‍යුහය ප්‍රශස්ත කිරීමෙන්, තනි-ෆෝටෝන අනාවරකයට 30% දක්වා ඉහළ හඳුනාගැනීමේ කාර්යක්ෂමතාවයක් ඇති අතර, ps 87 ක පමණ කාල කම්පනයක් ලබා ගනී. 2016 දී, SANZARO M et al. විසින් InGaAs APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් තනි-ෆෝටෝන අනාවරකය ඒකලිතික ඒකාබද්ධ ප්‍රතිරෝධකයක් සමඟ ඒකාබද්ධ කර, අනාවරකය මත පදනම් වූ සංයුක්ත තනි-ෆෝටෝන ගණන් කිරීමේ මොඩියුලයක් නිර්මාණය කර, හිම කුණාටු ආරෝපණය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරන දෙමුහුන් නිවාදැමීමේ ක්‍රමයක් යෝජනා කරන ලදී, එමඟින් පශ්චාත් ස්පන්දන සහ දෘශ්‍ය හරස්කඩ අඩු කරන අතර කාල කම්පනය ps 70 දක්වා අඩු කරයි. ඒ සමඟම, අනෙකුත් පර්යේෂණ කණ්ඩායම් InGaAs APD පිළිබඳ පර්යේෂණ ද සිදු කර ඇත.ප්‍රකාශ අනාවරකයතනි ෆෝටෝන අනාවරකය. උදාහරණයක් ලෙස, ප්‍රින්ස්ටන් ලයිට්වේව් විසින් තල ව්‍යුහයක් සහිත InGaAs/InPAPD තනි ෆෝටෝන අනාවරකය නිර්මාණය කර වාණිජමය භාවිතයට ගෙන ඇත. ෂැංහයි තාක්ෂණික භෞතික විද්‍යා ආයතනය සින්ක් තැන්පතු ඉවත් කිරීම සහ ධාරිත්‍රක සමතුලිත ගේට් ස්පන්දන මාදිලිය 1.5 MHz ස්පන්දන සංඛ්‍යාතයකින් 3.6 × 10 ⁻⁴/ns ස්පන්දනය අඳුරු ගණනකින් භාවිතා කරමින් APD ෆොටෝන අනාවරකයේ තනි-ෆෝටෝන ක්‍රියාකාරිත්වය පරීක්ෂා කළේය. ජෝසප් පී සහ වෙනත් අය පුළුල් කලාප පරතරයක් සහිත මෙසා ව්‍යුහය InGaAs APD ෆොටෝ අනාවරකය තනි ෆෝටෝන අනාවරකය නිර්මාණය කළ අතර, හඳුනාගැනීමේ කාර්යක්ෂමතාවයට බලපෑම් නොකර අඩු අඳුරු ගණන ලබා ගැනීම සඳහා අවශෝෂණ ස්ථර ද්‍රව්‍යයක් ලෙස InGaAsP භාවිතා කළහ.

InGaAs APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් තනි ෆෝටෝන අනාවරකයේ මෙහෙයුම් ආකාරය නිදහස් මෙහෙයුම් මාදිලියකි, එනම්, හිම කුණාටුවක් ඇති වූ පසු APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටරයට පර්යන්ත පරිපථය නිවා දැමීමට අවශ්‍ය වන අතර, යම් කාලයක් නිවා දැමීමෙන් පසු යථා තත්ත්වයට පත් විය යුතුය. නිවාදැමීමේ ප්‍රමාද කාලයෙහි බලපෑම අඩු කිරීම සඳහා, එය දළ වශයෙන් වර්ග දෙකකට බෙදා ඇත: එකක් නම් නිවාදැමීම සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා නිෂ්ක්‍රීය හෝ ක්‍රියාකාරී නිවාදැමීමේ පරිපථය භාවිතා කිරීමයි, එනම් R Thew විසින් භාවිතා කරන ක්‍රියාකාරී නිවාදැමීමේ පරිපථය යනාදිය. රූපය (a), (b) යනු ඉලෙක්ට්‍රොනික පාලනය සහ ක්‍රියාකාරී නිවාදැමීමේ පරිපථයේ සහ APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටරය සමඟ එහි සම්බන්ධතාවයේ සරල කළ රූප සටහනකි, එය ගේට් කරන ලද හෝ නිදහස් ධාවන මාදිලියේ වැඩ කිරීමට සංවර්ධනය කර ඇති අතර, කලින් සාක්ෂාත් කර නොගත් පශ්චාත් ස්පන්දන ගැටළුව සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරයි. එපමණක් නොව, 1550 nm හි හඳුනාගැනීමේ කාර්යක්ෂමතාව 10% ක් වන අතර, පශ්චාත් ස්පන්දනයේ සම්භාවිතාව 1% ට වඩා අඩු වේ. දෙවැන්න නම් පක්ෂග්‍රාහී වෝල්ටීයතා මට්ටම පාලනය කිරීමෙන් වේගවත් නිවාදැමීම සහ ප්‍රකෘතිමත් වීම සාක්ෂාත් කර ගැනීමයි. හිම කුණාටු ස්පන්දනයේ ප්‍රතිපෝෂණ පාලනය මත එය රඳා නොපවතින බැවින්, නිවා දැමීමේ ප්‍රමාද කාලය සැලකිය යුතු ලෙස අඩු වන අතර අනාවරකයේ හඳුනාගැනීමේ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු වේ. උදාහරණයක් ලෙස, LC Comandar සහ තවත් අය ගේටඩ් මාදිලිය භාවිතා කරයි. InGaAs/InPAPD මත පදනම් වූ ගේටඩ් තනි-ෆෝටෝන අනාවරකයක් සකස් කරන ලදී. 1550 nm දී තනි-ෆෝටෝන හඳුනාගැනීමේ කාර්යක්ෂමතාව 55% ට වඩා වැඩි වූ අතර, 7% ක පශ්චාත්-ස්පන්දන සම්භාවිතාවක් ලබා ගන්නා ලදී. මෙම පදනම මත, චීනයේ විද්‍යා හා තාක්ෂණ විශ්ව විද්‍යාලය නිදහස් මාදිලියේ InGaAs APD ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් තනි-ෆෝටෝන අනාවරකයක් සමඟ එකවර බහු-මාදිලි තන්තු භාවිතා කරමින් liDAR පද්ධතියක් ස්ථාපිත කළේය. පර්යේෂණාත්මක උපකරණ රූපය (c) සහ (d) හි දක්වා ඇති අතර, කිලෝමීටර 12 ක උසකින් යුත් බහු-ස්ථර වලාකුළු හඳුනාගැනීම තත්පර 1 ක කාල විභේදනයක් සහ මීටර් 15 ක අවකාශීය විභේදනයකින් සාක්ෂාත් කරගනු ලැබේ.