1۔ کلیدی کارکردگی کے پیرامیٹرز

1.1ذمہ داری (R)

ریسپانسیویٹی پیدا شدہ فوٹوکورنٹ کا واقعہ آپٹیکل پاور کا تناسب ہے، جس کا اظہار A/W میں کیا گیا ہے۔ یہ طول موج، مادی خصوصیات، کوانٹم کارکردگی، اور آلہ کی ساخت پر منحصر ہے۔ InGaAs فوٹوڈیوڈس عام طور پر 1310nm اور 1550nm ٹیلی کمیونیکیشن بینڈز میں اعلیٰ ذمہ داری فراہم کرتے ہیں، حالانکہ صحیح قدر ڈیوائس کے ڈیزائن اور آپریٹنگ حالات کے لحاظ سے مختلف ہوتی ہے۔ اعلیٰ ذمہ داری دیے گئے آپٹیکل ان پٹ کے لیے زیادہ فوٹوکورنٹ پیدا کرتی ہے، جو شور کے دیگر ذرائع کا موازنہ ہونے پر پتہ لگانے کی حساسیت کو بہتر بنا سکتی ہے۔

1.2تاریک کرنٹ (Id)

تاریک کرنٹ وہ رساو کرنٹ ہے جو واقعہ کی روشنی کی عدم موجودگی میں فوٹوڈیوڈ کے ذریعے بہتا ہے۔ یہ کئی میکانزم سے پیدا ہو سکتا ہے، بشمول تھرمل جنریشن-ریکمبینیشن، کیریئر ڈفیوژن، سطح کا رساو، اور ڈیوائس کے نقائص۔ تاریک کرنٹ عام طور پر ریورس تعصب اور درجہ حرارت کے ساتھ بڑھتا ہے اور ڈیٹیکٹر شور فلور میں حصہ ڈالتا ہے۔ کم تاریک کرنٹ خاص طور پر کم روشنی کا پتہ لگانے اور درست نظری طاقت کی پیمائش کے لیے اہم ہے۔

1.3جنکشن کیپیسیٹینس (Cj) اور بینڈوتھ

جنکشن کیپیسیٹینس فوٹوڈیوڈ جنکشن سے وابستہ کیپیسیٹینس ہے۔ لوڈ مزاحمت کے ساتھ مل کر، یہ ایک RC کم پاس رسپانس بنا سکتا ہے جو ڈیٹیکٹر بینڈوڈتھ کو محدود کرتا ہے۔ لوئر جنکشن کیپیسیٹینس عام طور پر اعلی بینڈوتھ کو قابل بناتا ہے، جب کہ جنکشن کیپیسیٹینس عام طور پر بڑھتے ہوئے ریورس تعصب کے ساتھ کم ہوتی ہے اور ایکٹو ایریا کے ساتھ بڑھ جاتی ہے۔

جب RC ردعمل غالب بینڈوڈتھ کی حد ہے، تو تقریباً 3dB بینڈوتھ کا اندازہ اس طرح لگایا جا سکتا ہے:

f3dB ≈ 1 / (2π × RL × Cj)

حقیقی فوٹوڈیوڈ بینڈوڈتھ کا انحصار بھی کیریئر ٹرانزٹ ٹائم، سیریز ریزسٹنس، پیکج پیراجیٹکس، اور ریڈ آؤٹ سرکٹ پر ہوتا ہے۔ چھوٹے فعال علاقے اور مناسب ریورس تعصب اعلی بینڈوتھ حاصل کرنے میں مدد کر سکتے ہیں، لیکن زیادہ سے زیادہ ڈیزائن ڈیٹیکٹر کی ساخت اور درخواست کی ضروریات پر منحصر ہے۔

1.4فعال علاقے قطر

فعال علاقہ فوٹوڈیوڈ کا فوٹو حساس علاقہ ہے، جو عام طور پر اس کے قطر سے مخصوص ہوتا ہے۔ بڑے فعال علاقے بڑے آپٹیکل بیم کو ایڈجسٹ کر سکتے ہیں اور خالی جگہ یا مختلف بیم کے لیے زیادہ سیدھ میں رواداری فراہم کر سکتے ہیں، لیکن عام طور پر جنکشن کیپیسیٹینس اور کم بینڈوتھ ہوتی ہے۔ چھوٹے فعال علاقے کم گنجائش اور ممکنہ طور پر تیز ردعمل فراہم کرتے ہیں، لیکن زیادہ درست نظری سیدھ کی ضرورت ہوتی ہے۔ زیادہ سے زیادہ فعال رقبہ بیم کے سائز، جوڑنے کا طریقہ، آپٹیکل پاور، اور بینڈوتھ کی ضروریات پر منحصر ہے۔

1.5سپیکٹرل رسپانس رینج

سپیکٹرل ردعمل کی حد طول موج کی وضاحت کرتی ہے جس پر فوٹوڈیوڈ مفید فوٹو ریسپانس فراہم کرتا ہے۔ مختصر طول موج کی حد آلہ کے ڈھانچے میں جذب اور ترسیل سے متاثر ہوتی ہے، جب کہ طویل طول موج کا کٹ آف بنیادی طور پر سیمی کنڈکٹر بینڈ گیپ سے طے ہوتا ہے۔ معیاری InGaAs فوٹوڈیوڈس عام طور پر تقریباً 900nm سے 1700nm تک ردعمل فراہم کرتے ہیں، یہ آلہ کی ساخت اور مواد کی ساخت پر منحصر ہے۔ توسیعی طول موج InGaAs کی مختلف حالتیں توسیع شدہ SWIR اور سپیکٹروسکوپی ایپلی کیشنز کے لیے تقریباً 2.6µm یا اس سے زیادہ ردعمل کو بڑھا سکتی ہیں۔

1.6۔لکیریت

Photodiode linearity سے مراد واقعہ آپٹیکل پاور اور آؤٹ پٹ فوٹوکورنٹ کے درمیان متناسب تعلق ہے۔ آپٹیکل پاور میٹرز، آپٹیکل مانیٹرنگ، اور مقداری پیمائش کی ایپلی کیشنز کے لیے اچھی لکیریٹی اہم ہے۔ PIN فوٹوڈیوڈز اپنی مخصوص شرائط کے اندر کام کرنے پر آپٹیکل پاور کی وسیع رینج پر انتہائی لکیری ردعمل فراہم کر سکتے ہیں۔ ہائی آپٹیکل پاور پر، لکیریٹی سیریز مزاحمت، وولٹیج ڈراپ، سنترپتی، خلائی چارج اثرات، اور ریڈ آؤٹ سرکٹ کے ذریعہ محدود ہوسکتی ہے۔ کم آپٹیکل پاور پر، پیمائش کی درستگی تاریک کرنٹ اور مجموعی ڈیٹیکٹر شور فلور سے تیزی سے متاثر ہوتی ہے۔

2. عام ایپلی کیشنز

2.1آپٹیکل پاور کی پیمائش اور نگرانی

فوٹوڈیوڈس ہینڈ ہیلڈ اور بینچ ٹاپ آپٹیکل پاور میٹرز کے ساتھ ساتھ مواصلات اور جانچ کے آلات میں بلٹ ان آپٹیکل پاور مانیٹرنگ ماڈیولز میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ مناسب فعال علاقوں کے ساتھ InGaAs فوٹوڈیوڈس، اعلی ذمہ داری، کم تاریک کرنٹ، اور اچھی لکیریٹی عام طور پر آپٹیکل پاور کی پیمائش کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ بڑے فعال علاقے بیم کی پوزیشن اور سیدھ کی مختلف حالتوں کو زیادہ برداشت فراہم کر سکتے ہیں، جبکہ کم تاریک کرنٹ کم آپٹیکل پاور لیول پر پیمائش کی درستگی کو بہتر بنانے میں مدد کرتا ہے۔

2.2فائبر آپٹک کمیونیکیشن ریسیورز

آپٹیکل کمیونیکیشن ریسیورز میں، فوٹوڈیوڈز ماڈیولڈ آپٹیکل سگنلز کو بعد میں پروسیسنگ کے لیے برقی سگنلز میں تبدیل کرتے ہیں۔ PIN فوٹوڈیوڈس کا وسیع پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے جہاں تیز رفتاری، لکیریٹی، اور مناسب حساسیت کی ضرورت ہوتی ہے، جبکہ APDs ان ایپلی کیشنز کے لیے اندرونی فائدہ فراہم کرتے ہیں جن میں وصول کنندہ کی حساسیت کی ضرورت ہوتی ہے۔ PIN اور APD کے درمیان انتخاب کا انحصار لنک بجٹ، ڈیٹا کی شرح، وصول کنندہ کے فن تعمیر، اور لاگت کے تقاضوں پر ہوتا ہے۔

2.3۔فائبر آپٹک سینسنگ

تقسیم شدہ فائبر آپٹک سینسنگ سسٹم، بشمول ڈسٹری بیوٹڈ ٹمپریچر سینسنگ (DTS)، ڈسٹری بیوٹڈ ایکوسٹک سینسنگ (DAS) اور Brillouin آپٹیکل ٹائم ڈومین اینالیسس (BOTDA)، سینسنگ فائبر سے بیک بکھرے ہوئے یا منعکس آپٹیکل سگنلز کی پیمائش کے لیے فوٹو ڈیٹیکٹر استعمال کرتے ہیں۔ InGaAs فوٹوڈیوڈس عام طور پر 1550nm خطے کے ارد گرد کام کرنے والے سسٹمز کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں، جن میں مخصوص سینسنگ تکنیک اور سسٹم فن تعمیر کے مطابق ریسپانسیویٹی، شور، اور بینڈوڈتھ کا انتخاب کیا جاتا ہے۔

2.4لیزر پاور مانیٹرنگ اور کنٹرول

فوٹوڈیوڈ ریئل ٹائم لیزر آؤٹ پٹ پاور مانیٹرنگ اور فیڈ بیک کنٹرول کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ بہت سے تتلی اور TO-CAN لیزر پیکجز خودکار پاور کنٹرول (APC) کو فعال کرتے ہوئے، لیزر آؤٹ پٹ کے ایک حصے کے نمونے کے لیے مانیٹر فوٹوڈیوڈ کو مربوط کر سکتے ہیں۔ بیرونی فوٹوڈیوڈس L-I-V ٹیسٹنگ، آپٹیکل پاور مانیٹرنگ، ویو لینتھ اسکین کریکٹرائزیشن، اور دیگر لیزر پیمائش ایپلی کیشنز کے لیے بھی استعمال ہوتے ہیں۔ InGaAs فوٹوڈیوڈس ٹیلی کام کی نگرانی اور ان کے سپیکٹرل رسپانس رینج کے اندر کام کرنے والے لیزرز کو سینس کرنے کے لیے موزوں ہیں۔

2.5قریب اورکت سپیکٹروسکوپی اور تجزیاتی آلات

NIR سپیکٹروسکوپی نظام کیمیائی ساخت، نمی کے مواد، اور مادی خصوصیات کے تجزیہ کے لیے نمونوں کے ذریعے منتقل ہونے والی یا ان سے منعکس ہونے والی روشنی کا پتہ لگانے کے لیے فوٹوڈیوڈس کا استعمال کرتے ہیں۔ 1700nm تک ردعمل کے ساتھ InGaAs فوٹوڈیوڈس پانی، ہائیڈرو کاربن، اور دیگر نامیاتی مرکبات کی اہم NIR جذب خصوصیات کا احاطہ کرتے ہیں۔ درست مقداری پیمائش کے لیے کم شور اور اچھی خاصیت والی سپیکٹرل ریسپانسیویٹی اہم ہیں۔

2.6۔صنعتی اور ماحولیاتی سینسنگ

InGaAs فوٹوڈیوڈس کو آپٹیکل سینسنگ سسٹمز میں استعمال کیا جا سکتا ہے جو قریب کے انفراریڈ رینج میں کام کرتے ہیں، بشمول NIR TDLAS گیس کا پتہ لگانے، آپٹیکل پوزیشن سینسنگ، اور دیگر صنعتی پیمائش کی ایپلی کیشنز۔ TDLAS سسٹمز میں، فوٹوڈیوڈ گیس سیل کے ذریعے منتقل ہونے والی لیزر لائٹ کا پتہ لگاتا ہے، جب کہ ٹارگٹ جذب طول موج پر نظری شدت میں تبدیلیوں کا تجزیہ گیس کے ارتکاز کا تعین کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ ڈٹیکٹر طول موج کا ردعمل، شور کی کارکردگی، اور متحرک رینج کو مخصوص سینسنگ فن تعمیر کے مطابق منتخب کیا جانا چاہیے۔