၁။ အဓိက စွမ်းဆောင်ရည် ကန့်သတ်ချက်များ

၁.၁။တုံ့ပြန်မှု (R)

တုံ့ပြန်မှုဆိုသည်မှာ A/W တွင် ဖော်ပြထားသော ဓါတ်ပုံလှိုင်းနှင့် အဖြစ်အပျက် အလင်းပြန်မှုပါဝါ၏ အချိုးဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် လှိုင်းအလျား၊ ပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများ၊ ကွမ်တမ်ထိရောက်မှုနှင့် စက်ပစ္စည်းဖွဲ့စည်းပုံအပေါ် မူတည်သည်။ InGaAs photodiodes သည် ပုံမှန်အားဖြင့် 1310nm နှင့် 1550nm တယ်လီကွန်မြူနီကေးရှင်းလှိုင်းများတွင် မြင့်မားသောတုံ့ပြန်မှုပေးစွမ်းနိုင်သော်လည်း၊ အတိအကျတန်ဖိုးသည် စက်ပစ္စည်းဒီဇိုင်းနှင့် လည်ပတ်မှုအခြေအနေများအလိုက်ကွဲပြားသည်။ ပိုမိုမြင့်မားသောတုံ့ပြန်မှုစွမ်းရည်သည် အခြားဆူညံသံရင်းမြစ်များနှင့် နှိုင်းယှဥ်နိုင်သောအခါတွင် ထောက်လှမ်းမှုဆိုင်ရာ အာရုံခံနိုင်စွမ်းကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေသည့် ပေးထားသည့် optical input တစ်ခုအတွက် photocurrent ကို ပို၍ထုတ်ပေးပါသည်။

၁.၂။Dark Current (Id)

Dark current သည် အလင်းရောင်မရှိသော photodiode မှတဆင့် စီးဆင်းနေသော ယိုစိမ့်လျှပ်စီးကြောင်းဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် အပူထုတ်လုပ်ခြင်း-ပြန်လည်ပေါင်းစည်းခြင်း၊ သယ်ဆောင်သူပျံ့နှံ့ခြင်း၊ မျက်နှာပြင်ယိုစိမ့်ခြင်းနှင့် စက်ပစ္စည်းချို့ယွင်းချက်များအပါအဝင် ယန္တရားများစွာမှ ဖြစ်ပေါ်လာနိုင်သည်။ ယေဘုယျအားဖြင့် အမှောင်လျှပ်စီးကြောင်းသည် ပြောင်းပြန်ဘက်လိုက်မှုနှင့် အပူချိန်တို့နှင့်အတူ တိုးလာပြီး detector noise floor ကို ပံ့ပိုးပေးသည်။ အလင်းနည်းသော အလင်းအမှောင်ကို ထောက်လှမ်းခြင်းနှင့် တိကျသော အလင်းဓာတ်အား တိုင်းတာခြင်းအတွက် အထူးအရေးကြီးပါသည်။

၁.၃။Junction Capacitance (Cj) နှင့် Bandwidth

Junction capacitance သည် photodiode junction နှင့်ဆက်စပ်သော capacitance ဖြစ်သည်။ ဝန်ခံနိုင်ရည်နှင့်အတူ၊ ၎င်းသည် detector bandwidth ကိုကန့်သတ်သည့် RC low-pass တုံ့ပြန်မှုတစ်ခုဖန်တီးနိုင်သည်။ Lower junction capacitance သည် ယေဘူယျအားဖြင့် မြင့်မားသော bandwidth ကို ဖွင့်ပေးသည် ၊ junction capacitance သည် ပုံမှန်အားဖြင့် reverse bias တိုးလာခြင်းနှင့် active area တိုးလာသည် ။

RC တုံ့ပြန်မှုသည် လွှမ်းမိုးထားသော လှိုင်းနှုန်းကန့်သတ်ချက်ဖြစ်သောအခါ၊ ခန့်မှန်းခြေ 3dB လှိုင်းနှုန်းကို ခန့်မှန်းနိုင်သည်-

f3dB ≈ 1 / (2π × RL × Cj)

အမှန်တကယ် photodiode bandwidth သည် carrier transit time၊ series resistance၊ package parasitics နှင့် readout circuit ပေါ်တွင်လည်းမူတည်ပါသည်။ သေးငယ်သောတက်ကြွသောနေရာများနှင့် သင့်လျော်သောပြောင်းပြန်ဘက်လိုက်မှုများသည် ပိုမိုမြင့်မားသော bandwidth ကိုရရှိရန်ကူညီနိုင်သော်လည်း အကောင်းဆုံးဒီဇိုင်းသည် detector ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် application လိုအပ်ချက်များအပေါ်တွင်မူတည်ပါသည်။

၁.၄။Active Area Diameter

တက်ကြွသောဧရိယာသည် ယေဘုယျအားဖြင့် ၎င်း၏အချင်းဖြင့် သတ်မှတ်ထားသော photodiode ၏ ဓါတ်ပြုနိုင်သောနေရာဖြစ်သည်။ ပိုကြီးသော တက်ကြွသော ဧရိယာများသည် ပိုမိုကြီးမားသော optical beam များကို ထားရှိနိုင်ပြီး နေရာလွတ် သို့မဟုတ် ကွဲပြားသော beam များအတွက် ပိုမိုကောင်းမွန်သော ချိန်ညှိမှုကို သည်းခံနိုင်သော်လည်း ယေဘုယျအားဖြင့် junction capacitance ပိုများပြီး bandwidth နည်းပါးသည်။ သေးငယ်သောတက်ကြွသောဧရိယာများသည် စွမ်းရည်နိမ့်ပြီး တုံ့ပြန်မှုပိုမိုမြန်ဆန်နိုင်သော်လည်း ပိုမိုတိကျသော optical alignment လိုအပ်ပါသည်။ အကောင်းဆုံး တက်ကြွသောဧရိယာသည် အလင်းတန်းအရွယ်အစား၊ ချိတ်ဆက်မှုနည်းလမ်း၊ အလင်းစွမ်းအားနှင့် လှိုင်းနှုန်းလိုအပ်ချက်များပေါ်တွင် မူတည်သည်။

၁.၅။Spectral Response Range

ရောင်စဉ်တန်းတုံ့ပြန်မှုအကွာအဝေးသည် photodiode မှအသုံးဝင်သောဓာတ်ပုံတုံ့ပြန်မှုပေးဆောင်သည့်လှိုင်းအလျားများကိုသတ်မှတ်သည်။ လှိုင်းအလျားတိုသောကန့်သတ်ချက်ကို စက်ဖွဲ့စည်းပုံတွင် စုပ်ယူမှုနှင့် ထုတ်လွှင့်မှုတို့က လွှမ်းမိုးထားပြီး၊ လှိုင်းအလျားရှည်ခြင်းကို တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးတာ ပတ်တီးမှ အဓိကအားဖြင့် ဆုံးဖြတ်သည်။ Standard InGaAs photodiodes သည် စက်ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် ပစ္စည်းဖွဲ့စည်းမှုပေါ်မူတည်၍ ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 900nm မှ 1700nm မှ တုံ့ပြန်မှုကို ပေးပါသည်။ Extended-wavelength InGaA မျိုးကွဲများသည် တိုးချဲ့-SWIR နှင့် spectroscopy အပလီကေးရှင်းများအတွက် ခန့်မှန်းခြေ 2.6µm သို့မဟုတ် ကျော်လွန်၍ တုံ့ပြန်မှုကို တိုးချဲ့နိုင်သည်။

၁.၆။တစ်ပြေးညီ

Photodiode linearity သည် အဖြစ်အပျက် optical power နှင့် output photocurrent အကြား အချိုးကျဆက်စပ်မှုကို ရည်ညွှန်းသည်။ ကောင်းမွန်သော linearity သည် optical power meters, optical monitoring, and quantitative measurement applications များအတွက် အရေးကြီးပါသည်။ PIN photodiodes သည် ၎င်းတို့၏ သတ်မှတ်ထားသော အခြေအနေများအတွင်း လုပ်ဆောင်သည့်အခါ ကျယ်ပြန့်သော optical ပါဝါအကွာအဝေးထက် မြင့်မားသော linear တုံ့ပြန်မှုကို ပေးစွမ်းနိုင်သည်။ မြင့်မားသောအလင်းတန်းပါဝါတွင်၊ ဆက်တိုက်ခံနိုင်ရည်ရှိမှု၊ ဗို့အားကျဆင်းမှု၊ ရွှဲမှု၊ အာကာသတာဝန်ခံအကျိုးသက်ရောက်မှုများ၊ နှင့် readout circuit တို့မှ linearity ကို ကန့်သတ်နိုင်သည်။ အလင်းအားနည်းသောအချိန်တွင်၊ တိုင်းတာမှုတိကျမှုသည် မှောင်သောလျှပ်စီးကြောင်းနှင့် အလုံးစုံစစ်ဆေးသည့်ကိရိယာ၏ ဆူညံသံကြမ်းပြင်ကြောင့် ပိုမိုအကျိုးသက်ရောက်သည်။

2. ရိုးရိုးအပလီကေးရှင်းများ

၂.၁။Optical Power တိုင်းတာခြင်းနှင့် စောင့်ကြည့်လေ့လာခြင်း။

Photodiodes ကို လက်ကိုင်နှင့် benchtop optical ပါဝါမီတာများတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် အသုံးပြုကြပြီး ဆက်သွယ်ရေးနှင့် စမ်းသပ်ကိရိယာများတွင် built-in optical power monitoring modules များဖြစ်သည်။ သင့်လျော်သောတက်ကြွသောနေရာများ၊ တုံ့ပြန်မှုမြင့်မားသော၊ နိမ့်မှောင်သောလျှပ်စီးကြောင်းနှင့် ကောင်းမွန်သော linearity ပါရှိသော InGaAs photodiodes ကို optical power တိုင်းတာခြင်းအတွက် အသုံးများသည်။ ပိုမိုကြီးမားသောတက်ကြွသောဧရိယာများသည် အလင်းတန်းအနေအထားနှင့် ချိန်ညှိမှုပုံစံကွဲများကို ပိုမိုသည်းခံနိုင်သော်လည်း အလင်းအားနည်းသောလျှပ်စီးကြောင်းသည် အလင်းအမှောင်ပါဝါအဆင့်များတွင် တိုင်းတာမှုတိကျမှုကို ပိုမိုကောင်းမွန်စေပါသည်။

၂.၂။Fiber-Optic ဆက်သွယ်ရေး လက်ခံကိရိယာများ

အလင်းပြန်ဆက်သွယ်ရေးလက်ခံသည့်ကိရိယာများတွင်၊ photodiodes သည် ပြုပြင်မွမ်းမံထားသော optical အချက်ပြမှုများကို လျှပ်စစ်အချက်ပြမှုများအဖြစ် ပြောင်းလဲပေးသည်။ မြင့်မားသောအမြန်နှုန်း၊ မျဉ်းဖြောင့်မှုနှင့် လုံလောက်သော အာရုံခံနိုင်စွမ်းလိုအပ်သည့်နေရာတွင် PIN photodiodes ကို ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုကြပြီး APDs များသည် မြင့်မားသောလက်ခံသူ၏ အာရုံခံနိုင်စွမ်းလိုအပ်သော အပလီကေးရှင်းများအတွက် အတွင်းပိုင်းအမြတ်ကို ပေးပါသည်။ PIN နှင့် APD အကြားရွေးချယ်မှုသည် လင့်ခ်ဘတ်ဂျက်၊ ဒေတာနှုန်းထား၊ လက်ခံသူတည်ဆောက်ပုံနှင့် ကုန်ကျစရိတ်လိုအပ်ချက်များအပေါ် မူတည်သည်။

၂.၃။Fiber-Optic အာရုံခံခြင်း

ဖြန့်ဝေထားသော အပူချိန် အာရုံခံခြင်း (DTS)၊ ဖြန့်ဝေထားသော အသံအာရုံခံခြင်း (DAS) နှင့် Brillouin optical time-domain ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်း (BOTDA) အပါအဝင် ဖြန့်ဝေထားသော ဖိုက်ဘာ-အော်တစ်အာရုံခံစနစ်များသည် အာရုံခံဖိုက်ဘာမှ ပြန့်ကျဲနေသော သို့မဟုတ် ရောင်ပြန်ဟပ်နေသည့် အလင်းပြန်လှိုင်းများကို တိုင်းတာရန် ဓာတ်ပုံထောက်လှမ်းကိရိယာများကို အသုံးပြုသည်။ InGaAs photodiodes ကို တိကျသော အာရုံခံနည်းပညာနှင့် စနစ်တည်ဆောက်ပုံအရ ရွေးချယ်ထားသော တုံ့ပြန်မှု၊ ဆူညံသံနှင့် bandwidth တို့နှင့်အတူ 1550nm ဒေသတစ်ဝိုက်တွင် လည်ပတ်နေသော စနစ်များအတွက် အသုံးများသည်။

၂.၄။လေဆာပါဝါစောင့်ကြည့်ခြင်းနှင့်ထိန်းချုပ်

Photodiodes ကို အချိန်နှင့်တစ်ပြေးညီ လေဆာအထွက်ပါဝါစောင့်ကြည့်ခြင်းနှင့် တုံ့ပြန်ချက်ထိန်းချုပ်ခြင်းအတွက် အသုံးများသည်။ လိပ်ပြာနှင့် TO-CAN လေဆာ ပက်ကေ့ဂျ်များစွာသည် လေဆာအထွက်၏ အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုကို နမူနာယူရန် မော်နီတာ photodiode ကို ပေါင်းစပ်နိုင်ပြီး အလိုအလျောက် ပါဝါထိန်းချုပ်မှု (APC) ကို ဖွင့်ထားသည်။ ပြင်ပ photodiodes ကို L-I-V စမ်းသပ်ခြင်း၊ optical power monitoring၊ wavelength-scan characterization နှင့် အခြားသော လေဆာတိုင်းတာခြင်း applications များအတွက်လည်း အသုံးပြုပါသည်။ InGaAs photodiodes များသည် ၎င်းတို့၏ spectral တုံ့ပြန်မှုအကွာအဝေးအတွင်း လုပ်ဆောင်နေသော တယ်လီကွန်းနှင့် အာရုံခံလေဆာများကို စောင့်ကြည့်ရန်အတွက် ကောင်းမွန်သင့်လျော်ပါသည်။

၂.၅။Near-Infrared Spectroscopy နှင့် သရုပ်ခွဲကိရိယာ

NIR spectroscopy စနစ်များသည် ဓာတုဗေဒပါဝင်မှု၊ အစိုဓာတ်ပါဝင်မှုနှင့် ပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာရန်အတွက် နမူနာများမှ ဖြတ်သန်းလာသော သို့မဟုတ် ရောင်ပြန်ဟပ်လာသော အလင်းကို ရှာဖွေရန် photodiodes ကို အသုံးပြုသည်။ 1700nm အထိ တုံ့ပြန်မှုရှိသော InGaAs photodiodes သည် ရေ၊ ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များနှင့် အခြားအော်ဂဲနစ်ဒြပ်ပေါင်းများ၏ အရေးကြီးသော NIR စုပ်ယူမှုအင်္ဂါရပ်များကို ဖုံးအုပ်ထားသည်။ ဆူညံသံနည်းပါးခြင်းနှင့် လက္ခဏာရပ်များရှိသော ရောင်စဉ်တန်းတုံ့ပြန်မှုတို့သည် တိကျသောပမာဏတိုင်းတာမှုများအတွက် အရေးကြီးပါသည်။

၂.၆။စက်မှုနှင့်ပတ်ဝန်းကျင်အာရုံခံခြင်း။

InGaAs photodiodes သည် NIR TDLAS ဓာတ်ငွေ့ရှာဖွေခြင်း၊ အလင်းတည်နေရာအာရုံခံခြင်းနှင့် အခြားသောစက်မှုတိုင်းတာခြင်းဆိုင်ရာအက်ပ်လီကေးရှင်းများအပါအဝင် အနီအောက်ရောင်ခြည်အကွာအဝေးအတွင်း လည်ပတ်နေသော အလင်းအာရုံခံစနစ်များတွင် အသုံးပြုနိုင်သည်။ TDLAS စနစ်များတွင်၊ photodiode သည် ဓာတ်ငွေ့ဆဲလ်များမှတဆင့် ပေးပို့သော လေဆာအလင်းကို ထောက်လှမ်းနိုင်ပြီး ပစ်မှတ်စုပ်ယူမှုလှိုင်းအလျားတွင် အလင်းပြင်းအားပြောင်းလဲမှုများကို ဓာတ်ငွေ့စူးစိုက်မှုအား ဆုံးဖြတ်ရန်အတွက် ပိုင်းခြားစိတ်ဖြာထားသည်။ လှိုင်းအလျား တုံ့ပြန်မှု၊ ဆူညံသံ စွမ်းဆောင်ရည် နှင့် ဒိုင်းနမစ် အကွာအဝေး တို့ကို သီးခြား အာရုံခံ တည်ဆောက်ပုံ အရ ရွေးချယ်သင့်သည်။