ಹೆಚ್ಚಿನ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆಯ ಹಿಮಪಾತ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳಲ್ಲಿನ ಇತ್ತೀಚಿನ ಪ್ರಗತಿಗಳು

ಇತ್ತೀಚಿನ ಪ್ರಗತಿಗಳುಹೆಚ್ಚಿನ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆಯ ಹಿಮಪಾತ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳು

ಕೊಠಡಿ ತಾಪಮಾನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂವೇದನೆ 1550 nmಹಿಮಪಾತ ಫೋಟೋಡಯೋಡ್ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್

ನಿಯರ್ ಇನ್ಫ್ರಾರೆಡ್ (SWIR) ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿ, ಹೈ ಸೆನ್ಸಿಟಿವಿಟಿ ಹೈ ಸ್ಪೀಡ್ ಅವಲಾಂಚೆ ಡಯೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ಆಪ್ಟೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಂವಹನ ಮತ್ತು liDAR ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇಂಡಿಯಮ್ ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ಆರ್ಸೆನಿಕ್ ಅವಲಾಂಚೆ ಸ್ಥಗಿತ ಡಯೋಡ್ (InGaAs APD) ಪ್ರಾಬಲ್ಯ ಹೊಂದಿರುವ ಪ್ರಸ್ತುತ ನಿಯರ್-ಇನ್‌ಫ್ರಾರೆಡ್ ಅವಲಾಂಚೆ ಫೋಟೋಡಿಯೋಡ್ (APD) ಯಾವಾಗಲೂ ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಗುಣಕ ಪ್ರದೇಶದ ವಸ್ತುಗಳಾದ ಇಂಡಿಯಮ್ ಫಾಸ್ಫೈಡ್ (InP) ಮತ್ತು ಇಂಡಿಯಮ್ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಆರ್ಸೆನಿಕ್ (InAlAs) ಗಳ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ ಘರ್ಷಣೆ ಅಯಾನೀಕರಣ ಶಬ್ದದಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಸಾಧನದ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆಯಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ಇಳಿಕೆ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ. ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, ಅನೇಕ ಸಂಶೋಧಕರು InGaAs ಮತ್ತು InP ಆಪ್ಟೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುವ ಮತ್ತು ಬೃಹತ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ವಸ್ತುಗಳಂತೆಯೇ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಕಡಿಮೆ ಪರಿಣಾಮದ ಅಯಾನೀಕರಣ ಶಬ್ದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಹೊಸ ಅರೆವಾಹಕ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿ ಹುಡುಕುತ್ತಿದ್ದಾರೆ.

ನವೀನ 1550 nm ಅವಲಾಂಚೆ ಫೋಟೋಡಿಯೋಡ್ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್ LiDAR ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಯುನೈಟೆಡ್ ಕಿಂಗ್‌ಡಮ್ ಮತ್ತು ಯುನೈಟೆಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಸ್‌ನ ಸಂಶೋಧಕರ ತಂಡವು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಹೊಸ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಸೆನ್ಸಿಟಿವಿಟಿ 1550 nm APD ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್ ಅನ್ನು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದೆ (ಹಿಮಪಾತ ದ್ಯುತಿಶೋಧಕ), ಇದು LiDAR ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಸುಧಾರಿಸುವ ಭರವಸೆ ನೀಡುವ ಒಂದು ಪ್ರಗತಿಯಾಗಿದೆ.

ಹೊಸ ವಸ್ತುಗಳು ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ

ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶವೆಂದರೆ ವಸ್ತುಗಳ ನವೀನ ಬಳಕೆ. ಸಂಶೋಧಕರು GaAsSb ಅನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರವಾಗಿ ಮತ್ತು AlGaAsSb ಅನ್ನು ಗುಣಕ ಪದರವಾಗಿ ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಿದರು. ಈ ವಿನ್ಯಾಸವು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ InGaAs/InP ಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಗಮನಾರ್ಹ ಪ್ರಯೋಜನಗಳನ್ನು ತರುತ್ತದೆ:

1.GaAsSb ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರ: GaAsSb, InGaAs ಗೆ ಹೋಲುವ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಗುಣಾಂಕವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಮತ್ತು GaAsSb ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದರದಿಂದ AlGaAsSb (ಗುಣಕ ಪದರ) ಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆ ಸುಲಭವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಬಲೆಯ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಾಧನದ ವೇಗ ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.

2.AlGaAsSb ಗುಣಕ ಪದರ: AlGaAsSb ಗುಣಕ ಪದರವು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ InP ಮತ್ತು InAlAs ಗುಣಕ ಪದರಗಳಿಗಿಂತ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ. ಇದು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಲಾಭ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಮತ್ತು ಅತಿ ಕಡಿಮೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಬ್ದದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿಫಲಿಸುತ್ತದೆ.

ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ ಸೂಚಕಗಳೊಂದಿಗೆ

ಹೊಸದುAPD ಫೋಟೋಡೆಕ್ಟರ್(ಅವಲಾಂಚೆ ಫೋಟೋಡಿಯೋಡ್ ಡಿಟೆಕ್ಟರ್) ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮೆಟ್ರಿಕ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ಸುಧಾರಣೆಗಳನ್ನು ಸಹ ನೀಡುತ್ತದೆ:

1. ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಗೇನ್: ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ 278 ರ ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಹೈ ಗೇನ್ ಅನ್ನು ಸಾಧಿಸಲಾಯಿತು, ಮತ್ತು ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ಡಾ. ಜಿನ್ ಕ್ಸಿಯಾವೋ ರಚನೆಯ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ಮತ್ತು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಿದರು ಮತ್ತು ಗರಿಷ್ಠ ಗೇನ್ ಅನ್ನು M=1212 ಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಲಾಯಿತು.

2. ಅತಿ ಕಡಿಮೆ ಶಬ್ದ: ಅತಿ ಕಡಿಮೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಬ್ದವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ (F < 3, ಗಳಿಕೆ M = 70; F<4, ಗಳಿಕೆ M=100).

3. ಹೆಚ್ಚಿನ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ದಕ್ಷತೆ: ಗರಿಷ್ಠ ಲಾಭದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ದಕ್ಷತೆಯು 5935.3% ವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ. ಬಲವಾದ ತಾಪಮಾನ ಸ್ಥಿರತೆ: ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸ್ಥಗಿತ ಸಂವೇದನೆ ಸುಮಾರು 11.83 mV/K ಆಗಿದೆ.

ಚಿತ್ರ 1 APD ಯ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಬ್ದಫೋಟೋಡೆಕ್ಟರ್ ಸಾಧನಗಳುಇತರ APD ಫೋಟೋಡೆಕ್ಟರ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ

ವ್ಯಾಪಕ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ನಿರೀಕ್ಷೆಗಳು

ಈ ಹೊಸ APD liDAR ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು ಮತ್ತು ಫೋಟಾನ್ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ಪ್ರಮುಖ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ:

1. ಸುಧಾರಿತ ಸಿಗ್ನಲ್-ಟು-ಶಬ್ದ ಅನುಪಾತ: ಹೆಚ್ಚಿನ ಲಾಭ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಶಬ್ದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಸಿಗ್ನಲ್-ಟು-ಶಬ್ದ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಹಸಿರುಮನೆ ಅನಿಲ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆಯಂತಹ ಫೋಟಾನ್-ಕಳಪೆ ಪರಿಸರಗಳಲ್ಲಿನ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ನಿರ್ಣಾಯಕವಾಗಿದೆ.

2. ಬಲವಾದ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ: ಹೊಸ APD ಫೋಟೋಡೆಕ್ಟರ್ (ಅವಲಾಂಚೆ ಫೋಟೋಡೆಕ್ಟರ್) ಅನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತ ಇಂಡಿಯಮ್ ಫಾಸ್ಫೈಡ್ (InP) ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಪ್ಲಾಟ್‌ಫಾರ್ಮ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುವಂತೆ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುವ ವಾಣಿಜ್ಯ ಸಂವಹನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳೊಂದಿಗೆ ತಡೆರಹಿತ ಏಕೀಕರಣವನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ.

3. ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ದಕ್ಷತೆ: ಇದು ಸಂಕೀರ್ಣ ತಂಪಾಗಿಸುವ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳಿಲ್ಲದೆ ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು, ವಿವಿಧ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ನಿಯೋಜನೆಯನ್ನು ಸರಳಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಈ ಹೊಸ 1550 nm SACM APD ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್ (ಅವಲಾಂಚೆ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್) ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯು ಈ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ, ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ APD ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್ (ಅವಲಾಂಚೆ ಫೋಟೊಡೆಕ್ಟರ್) ವಿನ್ಯಾಸಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಬ್ದ ಮತ್ತು ಗೇನ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಉತ್ಪನ್ನಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಪ್ರಮುಖ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ನಾವೀನ್ಯತೆಯು liDAR ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳನ್ನು, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಮಾನವರಹಿತ liDAR ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಮುಕ್ತ-ಸ್ಥಳ ಸಂವಹನಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಿದೆ.