ଉଚ୍ଚ ସମ୍ବେଦନଶୀଳତା ହିମସ୍ଖଳନ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟରରେ ସାମ୍ପ୍ରତିକ ଅଗ୍ରଗତି

ସାମ୍ପ୍ରତିକ ଉନ୍ନତିଉଚ୍ଚ ସମ୍ବେଦନଶୀଳତା ହିମସ୍ଖଳନ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର

କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରା ଉଚ୍ଚ ସମ୍ବେଦନଶୀଳତା 1550 nmହିମସ୍ଖଳନ ଫଟୋଡାୟୋଡ୍ ଡିଟେକ୍ଟର

ନିକଟ ଇନଫ୍ରାରେଡ୍ (SWIR) ବ୍ୟାଣ୍ଡରେ, ଉଚ୍ଚ ସମ୍ବେଦନଶୀଳତା ଉଚ୍ଚ ଗତି ଆଭଲାକନ ଡାୟୋଡଗୁଡ଼ିକ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ଯୋଗାଯୋଗ ଏବଂ liDAR ପ୍ରୟୋଗରେ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ। ତଥାପି, ଇଣ୍ଡିୟମ୍ ଗାଲିୟମ୍ ଆର୍ସେନିକ୍ ଆଭଲାକନ ବ୍ରେକଡାଉନ୍ ଡାୟୋଡ (InGaAs APD) ଦ୍ୱାରା ପ୍ରାଧାନ୍ୟିତ ବର୍ତ୍ତମାନର ନିକଟ-ଇନ୍ଫ୍ରାରେଡ୍ ଆଭଲାକନ ଫଟୋଡାୟୋଡ (APD) ସର୍ବଦା ପାରମ୍ପରିକ ଗୁଣକ କ୍ଷେତ୍ର ସାମଗ୍ରୀ, ଇଣ୍ଡିୟମ୍ ଫସଫାଇଡ୍ (InP) ଏବଂ ଇଣ୍ଡିୟମ୍ ଆଲୁମିନିୟମ୍ ଆର୍ସେନିକ୍ (InAlAs) ର ଅନିୟମିତ ଧକ୍କା ଆୟନାଇଜେସନ୍ ଶବ୍ଦ ଦ୍ୱାରା ସୀମିତ ହୋଇଛି, ଯାହା ଫଳରେ ଡିଭାଇସର ସମ୍ବେଦନଶୀଳତାରେ ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ହ୍ରାସ ଘଟିଛି। ବର୍ଷ ବର୍ଷ ଧରି, ଅନେକ ଗବେଷକ ସକ୍ରିୟ ଭାବରେ ନୂତନ ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ସାମଗ୍ରୀ ଖୋଜୁଛନ୍ତି ଯାହା InGaAs ଏବଂ InP ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ପ୍ଲାଟଫର୍ମ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସହିତ ସୁସଙ୍ଗତ ଏବଂ ବଲ୍କ ସିଲିକନ୍ ସାମଗ୍ରୀ ପରି ଅତ୍ୟଧିକ-କମ୍ ପ୍ରଭାବ ଆୟନାଇଜେସନ୍ ଶବ୍ଦ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ରହିଛି।

ଅଭିନବ 1550 nm ଆଭଲାଞ୍ଚନ ଫଟୋଡାୟୋଡ୍ ଡିଟେକ୍ଟର LiDAR ସିଷ୍ଟମର ବିକାଶରେ ସାହାଯ୍ୟ କରେ

ଯୁକ୍ତରାଜ୍ୟ ଏବଂ ଯୁକ୍ତରାଷ୍ଟ୍ରର ଗବେଷକମାନଙ୍କ ଏକ ଦଳ ପ୍ରଥମ ଥର ପାଇଁ ଏକ ନୂତନ ଅଲ୍ଟ୍ରା-ହାଇ ସେନ୍ସିଟିଭିଟି 1550 nm APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର ସଫଳତାର ସହିତ ବିକଶିତ କରିଛନ୍ତି (ହିମସ୍ଖଳନ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର), ଏକ ସଫଳତା ଯାହା LiDAR ସିଷ୍ଟମ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ପ୍ରୟୋଗଗୁଡ଼ିକର କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାକୁ ବହୁଳ ଭାବରେ ଉନ୍ନତ କରିବାର ପ୍ରତିଶ୍ରୁତି ଦିଏ।

ନୂତନ ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକ ପ୍ରମୁଖ ସୁବିଧା ପ୍ରଦାନ କରେ

ଏହି ଗବେଷଣାର ମୁଖ୍ୟ ଆକର୍ଷଣ ହେଉଛି ସାମଗ୍ରୀର ଅଭିନବ ବ୍ୟବହାର। ଗବେଷକମାନେ GaAsSb କୁ ଶୋଷଣ ସ୍ତର ଭାବରେ ଏବଂ AlGaAsSb କୁ ଗୁଣକ ସ୍ତର ଭାବରେ ବାଛିଥିଲେ। ଏହି ଡିଜାଇନ୍ ପାରମ୍ପରିକ InGaAs/InP ଠାରୁ ଭିନ୍ନ ଏବଂ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ସୁବିଧା ଆଣିଥାଏ:

1.GaAsSb ଅବଶୋଷଣ ସ୍ତର: GaAsSb ର InGaAs ସହିତ ସମାନ ଅବଶୋଷଣ ଗୁଣାଙ୍କ ଅଛି, ଏବଂ GaAsSb ଅବଶୋଷଣ ସ୍ତରରୁ AlGaAsSb (ଗୁଣକ ସ୍ତର) କୁ ପରିବର୍ତ୍ତନ ସହଜ, ଟ୍ରାପ୍ ପ୍ରଭାବକୁ ହ୍ରାସ କରେ ଏବଂ ଉପକରଣର ଗତି ଏବଂ ଅବଶୋଷଣ ଦକ୍ଷତାକୁ ଉନ୍ନତ କରେ।

2.AlGaAsSb ଗୁଣକ ସ୍ତର: କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାରେ AlGaAsSb ଗୁଣକ ସ୍ତର ପାରମ୍ପରିକ InP ଏବଂ InAlAs ଗୁଣକ ସ୍ତର ଅପେକ୍ଷା ଉତ୍କୃଷ୍ଟ। ଏହା ମୁଖ୍ୟତଃ କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାରେ ଉଚ୍ଚ ଲାଭ, ଉଚ୍ଚ ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ ଏବଂ ଅତ୍ୟଧିକ ନିମ୍ନ ଅତିରିକ୍ତ ଶବ୍ଦରେ ପ୍ରତିଫଳିତ ହୁଏ।

ଉତ୍କୃଷ୍ଟ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ସୂଚକ ସହିତ

ନୂତନAPD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର(ଆଭାଲାଞ୍ଚ ଫଟୋଡାୟୋଡ ଡିଟେକ୍ଟର) କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ମାପଦଣ୍ଡରେ ମଧ୍ୟ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଉନ୍ନତି ପ୍ରଦାନ କରେ:

1. ଅଲ୍ଟ୍ରା-ହାଇ ଲାଭ: କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାରେ 278 ର ଅଲ୍ଟ୍ରା-ହାଇ ଲାଭ ହାସଲ କରାଯାଇଥିଲା, ଏବଂ ସମ୍ପ୍ରତି ଡକ୍ଟର ଜିନ୍ ଜିଆଓ ଗଠନ ଅପ୍ଟିମାଇଜେସନ୍ ଏବଂ ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ଉନ୍ନତ କରିଛନ୍ତି, ଏବଂ ସର୍ବାଧିକ ଲାଭ M=1212 କୁ ବୃଦ୍ଧି କରାଯାଇଛି।

2. ବହୁତ କମ୍ ଶବ୍ଦ: ବହୁତ କମ୍ ଅତିରିକ୍ତ ଶବ୍ଦ ଦେଖାଏ (F < 3, M = 70 ବୃଦ୍ଧି କରନ୍ତୁ; F<4, M = 100 ବୃଦ୍ଧି କରନ୍ତୁ)।

3. ଉଚ୍ଚ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଦକ୍ଷତା: ସର୍ବାଧିକ ଲାଭ ତଳେ, କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ଦକ୍ଷତା 5935.3% ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଉଚ୍ଚ। ଦୃଢ଼ ତାପମାତ୍ରା ସ୍ଥିରତା: କମ ତାପମାତ୍ରାରେ ଭାଙ୍ଗିବା ସମ୍ବେଦନଶୀଳତା ପ୍ରାୟ 11.83 mV/K।

ଚିତ୍ର ୧ APD ର ଅତ୍ୟଧିକ ଶବ୍ଦଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକଅନ୍ୟ APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର ସହିତ ତୁଳନା କରାଯାଇଛି

ପ୍ରୟୋଗର ବ୍ୟାପକ ସମ୍ଭାବନା

ଏହି ନୂତନ APD ର liDAR ସିଷ୍ଟମ ଏବଂ ଫୋଟନ୍ ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ପ୍ରଭାବ ରହିଛି:

1. ଉନ୍ନତ ସିଗନାଲ-ଟୁ-ଶବ୍ଦ ଅନୁପାତ: ଉଚ୍ଚ ଲାଭ ଏବଂ କମ ଶବ୍ଦ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡ଼ିକ ସିଗନାଲ-ଟୁ-ଶବ୍ଦ ଅନୁପାତକୁ ଉଲ୍ଲେଖନୀୟ ଭାବରେ ଉନ୍ନତ କରିଥାଏ, ଯାହା ଗ୍ରୀନହାଉସ୍ ଗ୍ୟାସ୍ ମନିଟରିଂ ଭଳି ଫୋଟନ୍-ଗରିବ ପରିବେଶରେ ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ।

2. ଦୃଢ଼ ସୁସଙ୍ଗତତା: ନୂତନ APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର (ଆଭଲାଞ୍ଚ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର) ବର୍ତ୍ତମାନର ଇଣ୍ଡିୟମ୍ ଫସଫାଇଡ୍ (InP) ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ସ ପ୍ଲାଟଫର୍ମ ସହିତ ସୁସଙ୍ଗତ ହେବା ପାଇଁ ଡିଜାଇନ୍ କରାଯାଇଛି, ଯାହା ବିଦ୍ୟମାନ ବାଣିଜ୍ୟିକ ଯୋଗାଯୋଗ ପ୍ରଣାଳୀ ସହିତ ନିର୍ବିଘ୍ନ ସମନ୍ୱୟକୁ ସୁନିଶ୍ଚିତ କରିଥାଏ।

3. ଉଚ୍ଚ କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମତା: ଏହା ଜଟିଳ ଶୀତଳୀକରଣ ଯନ୍ତ୍ର ବିନା କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାରେ ଦକ୍ଷତାର ସହିତ କାର୍ଯ୍ୟ କରିପାରିବ, ବିଭିନ୍ନ ବ୍ୟବହାରିକ ପ୍ରୟୋଗରେ ନିୟୋଜନକୁ ସରଳ କରିଥାଏ।

ଏହି ନୂତନ 1550 nm SACM APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର (ଆଭଲାଞ୍ଚ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର)ର ବିକାଶ ଏହି କ୍ଷେତ୍ରରେ ଏକ ପ୍ରମୁଖ ସଫଳତାକୁ ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରେ, ପାରମ୍ପରିକ APD ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର (ଆଭଲାଞ୍ଚ ଫଟୋଡିଟେକ୍ଟର) ଡିଜାଇନରେ ଅତ୍ୟଧିକ ଶବ୍ଦ ଏବଂ ଲାଭ ବ୍ୟାଣ୍ଡୱିଡଥ୍ ଉତ୍ପାଦ ସହିତ ଜଡିତ ପ୍ରମୁଖ ସୀମାକୁ ସମାଧାନ କରେ। ଏହି ନବସୃଜନ liDAR ସିଷ୍ଟମର କ୍ଷମତାକୁ ବୃଦ୍ଧି କରିବ ବୋଲି ଆଶା କରାଯାଉଛି, ବିଶେଷକରି ମାନବହୀନ liDAR ସିଷ୍ଟମରେ, ଏବଂ ମୁକ୍ତ-ସ୍ଥାନ ଯୋଗାଯୋଗରେ।