ဖိုတွန်တစ်ခုတည်းInGaAs အလင်းရှာဖွေကိရိယာ
LiDAR ရဲ့ အလျင်အမြန် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုနဲ့အတူအလင်းရှာဖွေခြင်းအလိုအလျောက်ယာဉ်ခြေရာခံပုံရိပ်ဖော်နည်းပညာအတွက်အသုံးပြုသောနည်းပညာနှင့်အကွာအဝေးနည်းပညာများသည်လည်းပိုမိုမြင့်မားသောလိုအပ်ချက်များရှိပြီး၊ ရိုးရာအလင်းနည်းသောထောက်လှမ်းနည်းပညာတွင်အသုံးပြုသော detector ၏အာရုံခံနိုင်စွမ်းနှင့်အချိန် resolution သည်အမှန်တကယ်လိုအပ်ချက်များကိုဖြည့်ဆည်းပေးနိုင်မည်မဟုတ်ပါ။ single photon သည်အလင်း၏အသေးဆုံးစွမ်းအင်ယူနစ်ဖြစ်ပြီး single photon ထောက်လှမ်းနိုင်စွမ်းရှိသော detector သည်အလင်းနည်းသောထောက်လှမ်းမှု၏နောက်ဆုံးကိရိယာဖြစ်သည်။ InGaAs နှင့်နှိုင်းယှဉ်ပါ။APD အလင်းရှာဖွေကိရိယာInGaAs APD ဖိုတွန်ရှာဖွေကိရိယာကို အခြေခံထားသော single-photon ရှာဖွေကိရိယာများသည် ပိုမိုမြင့်မားသော တုံ့ပြန်မှုအမြန်နှုန်း၊ အာရုံခံနိုင်စွမ်းနှင့် ထိရောက်မှုတို့ရှိသည်။ ထို့ကြောင့် IN-GAAS APD ဖိုတွန်ရှာဖွေကိရိယာ single-photon ရှာဖွေကိရိယာများအပေါ် သုတေသနများစွာကို ပြည်တွင်းနှင့် ပြည်ပတွင် ပြုလုပ်ခဲ့သည်။
အီတလီနိုင်ငံ မီလန်တက္ကသိုလ်မှ သုတေသီများသည် တစ်ခုတည်းသော ဖိုတွန်၏ ယာယီအပြုအမူကို တုပရန် နှစ်ဖက်မြင်ပုံစံတစ်ခုကို ဦးစွာတီထွင်ခဲ့ကြသည်။နှင်းထုပြိုကျမှု ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာ၁၉၉၇ ခုနှစ်တွင် single photon avalanche photodetector ၏ transient characteristics များ၏ numerical simulation ရလဒ်များကို ပေးခဲ့သည်။ ထို့နောက် ၂၀၀၆ ခုနှစ်တွင် သုတေသီများသည် planar geometric ပြင်ဆင်ရန် MOCVD ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။InGaAs APD ဖိုတိုထောက်လှမ်းကိရိယာsingle photon detector သည် ရောင်ပြန်အလွှာကို လျှော့ချခြင်းနှင့် heterogeneous interface တွင် လျှပ်စစ်စက်ကွင်းကို မြှင့်တင်ခြင်းဖြင့် single-photon detector ၏ ထိရောက်မှုကို 10% အထိ မြှင့်တင်ပေးခဲ့သည်။ 2014 ခုနှစ်တွင် ဇင့်ပျံ့နှံ့မှုအခြေအနေများကို ပိုမိုတိုးတက်ကောင်းမွန်စေပြီး vertical structure ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းဖြင့် single-photon detector သည် 30% အထိ ပိုမိုမြင့်မားသော ထောက်လှမ်းမှုထိရောက်မှုရှိပြီး 87 ps ခန့်ရှိသော timing jitter ကို ရရှိသည်။ 2016 ခုနှစ်တွင် SANZARO M နှင့်အဖွဲ့သည် InGaAs APD photodetector single-photon detector ကို monolithic integrated resistor နှင့် ပေါင်းစပ်ခဲ့ပြီး detector ကိုအခြေခံသည့် compact single-photon counting module ကို ဒီဇိုင်းထုတ်ခဲ့ပြီး avalanche charge ကို သိသိသာသာလျှော့ချပေးသည့် hybrid quench နည်းလမ်းကို အဆိုပြုခဲ့ပြီး post-pulse နှင့် optical crosstalk ကို လျှော့ချပေးပြီး timing jitter ကို 70 ps အထိ လျှော့ချပေးခဲ့သည်။ တစ်ချိန်တည်းမှာပင်၊ အခြားသုတေသနအဖွဲ့များသည် InGaAs APD အပေါ် သုတေသနပြုလုပ်ခဲ့ကြသည်။ဓာတ်ပုံရှာဖွေကိရိယာsingle photon detector။ ဥပမာအားဖြင့်၊ Princeton Lightwave သည် planar structure ရှိသော InGaAs/InPAPD single photon detector ကို ဒီဇိုင်းထုတ်ပြီး စီးပွားဖြစ်အသုံးပြုခဲ့သည်။ ရှန်ဟိုင်း နည်းပညာပိုင်းဆိုင်ရာ ရူပဗေဒဌာနသည် သွပ်အနည်အနှစ်များကို ဖယ်ရှားခြင်းနှင့် 1.5 MHz pulse frequency တွင် 3.6 × 10 ⁻⁴/ns pulse ၏ dark count ဖြင့် capacitive balanced gate pulse mode ကို အသုံးပြု၍ APD photodetector ၏ single-photon စွမ်းဆောင်ရည်ကို စမ်းသပ်ခဲ့သည်။ Joseph P နှင့်အဖွဲ့သည် bandgap ပိုမိုကျယ်ပြန့်သော InGaAs APD photodetector single photon detector ကို ဒီဇိုင်းထုတ်ခဲ့ပြီး ထောက်လှမ်းမှုစွမ်းဆောင်ရည်ကို မထိခိုက်စေဘဲ dark count နည်းပါးစေရန် InGaAsP ကို absorbing layer material အဖြစ် အသုံးပြုခဲ့သည်။
InGaAs APD photodetector single photon detector ရဲ့ operating mode က free operation mode ဖြစ်ပြီး avalanche ဖြစ်ပြီးနောက် APD photodetector က peripheral circuit ကို quenching လုပ်ပြီး အချိန်အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ quenching လုပ်ပြီးနောက် ပြန်ကောင်းလာဖို့ လိုအပ်ပါတယ်။ quenching delay time ရဲ့ သက်ရောက်မှုကို လျှော့ချဖို့အတွက် အမျိုးအစားနှစ်မျိုး ခွဲခြားထားပါတယ်- တစ်ခုက passive ဒါမှမဟုတ် active quenching circuit ကိုသုံးပြီး quenching လုပ်တာပါ။ ဥပမာ R Thew မှာသုံးတဲ့ active quenching circuit လိုမျိုးပေါ့။ ပုံ (က)၊ (ခ) က electronic control နဲ့ active quenching circuit နဲ့ APD photodetector နဲ့ ချိတ်ဆက်ပုံရဲ့ ရိုးရှင်းတဲ့ diagram ပါ။ gated ဒါမှမဟုတ် free running mode မှာ အလုပ်လုပ်ဖို့ တီထွင်ထားတာကြောင့် အရင်က မအောင်မြင်ခဲ့တဲ့ post-pulse ပြဿနာကို သိသိသာသာ လျှော့ချပေးပါတယ်။ ထို့အပြင် 1550 nm မှာ detection efficiency က 10% ရှိပြီး post-pulse ရဲ့ probability ကို 1% အောက်အထိ လျှော့ချပေးပါတယ်။ ဒုတိယကတော့ bias voltage level ကို ထိန်းချုပ်ခြင်းအားဖြင့် quenching နဲ့ recovery ကို မြန်မြန်ဆန်ဆန် ရရှိအောင် လုပ်ဆောင်ဖို့ပါ။ avalanche pulse ရဲ့ feedback control ပေါ်မှာ မူတည်မနေတဲ့အတွက် quenching ရဲ့ detection efficiency က သိသိသာသာ လျော့ကျသွားပြီး detector ရဲ့ detection efficiency လည်း တိုးတက်လာပါတယ်။ ဥပမာအားဖြင့် LC Comandar နဲ့ အဖွဲ့ဟာ gated mode ကို အသုံးပြုပါတယ်။ InGaAs/InPAPD ကို အခြေခံထားတဲ့ gated single-photon detector ကို ပြင်ဆင်ထားပါတယ်။ single-photon detection efficiency က 1550 nm မှာ 55% ကျော်ရှိပြီး post-pulse probability 7% ရရှိခဲ့ပါတယ်။ ဒီအခြေခံပေါ်မှာ တရုတ်နိုင်ငံ သိပ္ပံနဲ့ နည်းပညာတက္ကသိုလ်ဟာ multi-mode fiber ကို free-mode InGaAs APD photodetector single-photon detector နဲ့ တစ်ပြိုင်နက်တည်း တွဲဖက်အသုံးပြုပြီး liDAR system တစ်ခုကို တည်ထောင်ခဲ့ပါတယ်။ စမ်းသပ်ပစ္စည်းတွေကို ပုံ (ဂ) နဲ့ (ဃ) မှာ ပြသထားပြီး အမြင့် 12 km ရှိတဲ့ multi-layer cloud တွေကို ထောက်လှမ်းတာကို 1 s time resolution နဲ့ 15 m spatial resolution နဲ့ ရရှိပါတယ်။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၄ ခုနှစ်၊ မေလ ၇ ရက်