ஒளி உணர்விகள் மற்றும் துண்டிப்பு அலைநீளங்கள்

ஃபோட்டோடெக்டர்கள்மற்றும் துண்டிப்பு அலைநீளங்கள்

இந்தக் கட்டுரை, ஒளி உணரிகளின் பொருட்கள் மற்றும் செயல்பாட்டுக் கொள்கைகள் (குறிப்பாகப் பட்டை கோட்பாட்டின் அடிப்படையிலான துலங்கல் இயங்குமுறை), அத்துடன் வெவ்வேறு குறைக்கடத்திப் பொருட்களின் முக்கிய அளவுருக்கள் மற்றும் பயன்பாட்டுச் சூழல்கள் ஆகியவற்றில் கவனம் செலுத்துகிறது.
1. அடிப்படைக் கொள்கை: ஒளி உணரியானது ஒளிமின் விளைவின் அடிப்படையில் செயல்படுகிறது. படுகின்ற ஃபோட்டான்கள், இணைதிறன் பட்டையிலிருந்து கடத்துதல் பட்டைக்கு எலக்ட்ரான்களைத் தூண்டி, கண்டறியக்கூடிய மின் சமிக்ஞையை உருவாக்க, போதுமான ஆற்றலை (பொருளின் பட்டை இடைவெளி அகலம் Eg-ஐ விட அதிகமான) கொண்டிருக்க வேண்டும். ஃபோட்டான் ஆற்றல் அலைநீளத்திற்கு நேர்மாறு விகிதத்தில் உள்ளது, எனவே உணரியானது ஒரு "வெட்டு அலைநீளத்தை" (λ c) கொண்டுள்ளது – இது அது பதிலளிக்கக்கூடிய அதிகபட்ச அலைநீளம் ஆகும், இதற்கு மேல் அது திறம்பட பதிலளிக்க முடியாது. வெட்டு அலைநீளத்தை λ c ≈ 1240/Eg (nm) என்ற சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி மதிப்பிடலாம், இங்கு Eg என்பது eV-இல் அளவிடப்படுகிறது.
2. முக்கிய குறைக்கடத்திப் பொருட்கள் மற்றும் அவற்றின் பண்புகள்:
சிலிக்கான் (Si): சுமார் 1.12 eV பட்டை இடைவெளி அகலம், சுமார் 1107 nm துண்டிப்பு அலைநீளம். 850 nm போன்ற குறுகிய அலைநீளங்களைக் கண்டறிவதற்கு ஏற்றது, பொதுவாகக் குறுகிய தூர பல்முனை ஒளியிழை இணைப்புகளுக்கு (தரவு மையங்கள் போன்றவை) பயன்படுத்தப்படுகிறது.
காலியம் ஆர்சனைடு (GaAs): 1.42 eV பட்டை இடைவெளி அகலம், சுமார் 873 nm துண்டிப்பு அலைநீளம். 850 nm அலைநீளப் பட்டைக்கு ஏற்றது, இதை ஒரே சில்லில் அதே பொருளால் ஆன VCSEL ஒளி மூலங்களுடன் ஒருங்கிணைக்க முடியும்.
இண்டியம் காலியம் ஆர்சனைடு (InGaAs): இதன் பட்டை இடைவெளி அகலத்தை 0.36 முதல் 1.42 eV வரை சரிசெய்ய முடியும், மற்றும் இதன் துண்டிப்பு அலைநீளம் 873 முதல் 3542 nm வரை உள்ளது. இது 1310 nm மற்றும் 1550 nm ஃபைபர் தகவல் தொடர்பு சாளரங்களுக்கான பிரதான கண்டறிப்பான் பொருளாகும், ஆனால் இதற்கு InP அடிமூலக்கூறு தேவைப்படுகிறது மற்றும் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான சுற்றுகளுடன் ஒருங்கிணைப்பது சிக்கலானது.
ஜெர்மானியம் (Ge): இது தோராயமாக 0.66 eV பட்டை இடைவெளி அகலத்தையும், தோராயமாக 1879 nm துண்டிப்பு அலைநீளத்தையும் கொண்டுள்ளது. இது 1550 nm முதல் 1625 nm (L-பட்டை) வரையிலான அலைவரிசையை உள்ளடக்கும் திறன் கொண்டது மற்றும் சிலிக்கான் அடிமூலக்கூறுகளுடன் இணக்கமானது. இதனால், நீண்ட பட்டைகளுக்கு வினைத்திறனை நீட்டிப்பதற்கு இது ஒரு சாத்தியமான தீர்வாக அமைகிறது.
சிலிக்கான் ஜெர்மானியம் கலப்புலோகம் (Si0.5Ge0.5 போன்றது): சுமார் 0.96 eV பட்டை இடைவெளி அகலம், சுமார் 1292 nm துண்டிப்பு அலைநீளம். சிலிக்கானில் ஜெர்மானியத்தைச் சேர்ப்பதன் மூலம், எதிர்வினை அலைநீளத்தை சிலிக்கான் தளத்தில் உள்ள நீண்ட பட்டைகளுக்கு நீட்டிக்க முடியும்.
3. பயன்பாட்டுச் சூழல் தொடர்பு:
850 nm அலைவரிசை:சிலிக்கான் ஒளி உணரிகள்அல்லது GaAs ஒளி உணர்விகளைப் பயன்படுத்தலாம்.
1310/1550 nm அலைவரிசை:InGaAs ஒளி உணரிகள்முக்கியமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. தூய ஜெர்மானியம் அல்லது சிலிக்கான் ஜெர்மானியம் கலப்புலோக ஒளி உணரிகளும் இந்த வரம்பை உள்ளடக்கும் திறன் கொண்டவை, மேலும் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஒருங்கிணைப்பில் சாத்தியமான நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன.

ஒட்டுமொத்தமாக, பட்டை கோட்பாடு மற்றும் துண்டிப்பு அலைநீளம் ஆகியவற்றின் அடிப்படைக் கருத்துகளின் மூலம், ஒளி உணரிகளில் உள்ள வெவ்வேறு குறைக்கடத்திப் பொருட்களின் பயன்பாட்டுப் பண்புகள் மற்றும் அலைநீள வரம்பு ஆகியவை முறையாக மதிப்பாய்வு செய்யப்பட்டுள்ளன, மேலும் பொருள் தேர்வு, ஃபைபர் ஆப்டிக் தகவல் தொடர்பு அலைநீள சாளரம் மற்றும் ஒருங்கிணைப்பு செயல்முறை செலவு ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான நெருங்கிய தொடர்பும் சுட்டிக்காட்டப்பட்டுள்ளது.