可门控单光子探测器在天文观测中的应用

天文观测中常常遇到极微弱光信号的探测问题,望远镜接收到的光信号仅有很少的光子数甚至单光子,需要在噪声远远大于有用信息的不利情况下识别出有用的信号。受益于当代高科技的迅速发展,人们得以采用多种手段不断提高信号分离和探测能力。本文介绍了可门控型单光子探测器及其在云南天文台１．２ｍ望远镜激光测距系统中的应用。     

近红外单光子探测器窄门控信号产生方法研究

采用门控淬灭技术的单光子探测更容易实现高速探测,并且使用寿命更长.门控信号的宽度与探测噪声及探测效率直接相关.基于高速D触发器特性以及高精度可编程延迟芯片,提出了一种频率和门控信号宽度可调的脉冲信号产生方法.通过对芯片特性进行研究,设计了实验电路并对实验结果进行了展示和讨论.结果表明,该方法能够产生最小门宽1 ns、最...     

高速近红外InGaAs/InP单光子探测器设计

量子信息技术的研究中大量采用单光子作为量子 信息的载体,因此单光子探测技术成为近来研究的 热点。目前基于InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD)的单光子探测器(SPD)工作频率较低 且无法连续可 调。高速门控模式下,APD的容性效应会带来较强的尖峰噪声将光生雪崩信号湮没,导致探 测器的探测效 率也相对较低。为了提高单光子探测器的工作频率,降低后脉冲概率,设计了基于高速正弦 门控技术的 InGaAs/InP雪崩光电二极管淬灭-重置电路。为了抑制强大的背景噪声提高探测效率,设 计了双APD平衡 方案来提取有效雪崩信号。实验结果表明:设计的探测器工作频率连续可调;在－ 50℃、1～1.3GHz门控频率 条件下,最光子大探测效率为35%,暗计数率为4.2×10 －5/gate。探测效率为18%时 ,暗计数率仅为5.6×10－6/gate,后脉冲概率均低于5×10－6/ns。     

基于光子数可分辨探测器的单脉冲光子数检测

为了对未知脉冲所含的光子数进行标定,针对不同光子数的光脉冲在超导环境下,微波动态电感探测器(MKID)作用时,测量系统输出的信号差异性,采用平均区间取值法和迭代法分别进行标定,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,MKID能够在低温测量系统中对未知1550nm单脉冲光的光子数进行识别; 经过数据处理后得到平均光子数分别为1.98和1.81;其中平均区间取值法标定光子数过程较为简单,迭代法有待继续探索。这一结果对单脉冲光子数检测是有帮助的。     

利用单光子探测器测量多光子响应时间

通过研究单光子探测器对微弱激光脉冲的暂态响 应特性,利用不同光子数的响应时间实现光 子数的分辨测量。理论上分析了光子数响应时间与微弱光脉冲探测时间的对应关系。实验上 通过测量不同光强下单光子探测器的暂态响应,测量到1550nm波段单光子、 双光子和三光子的响应时间分别为10.73±0.17、8.75±0.32和5.98±0.77ns。实现精确区分微弱光场中的光子数。分析了单光子探测器光子数统计涨落引起的 微弱激光脉冲的探测时间变化对光子数响应时间测量的影响。     

用于高速量子密码系统的1.25 GHz InGaAs/InP单光子探测器的研制

随着量子密码领域的快速发展,近红外单光子探测器的研究已经成为该领域的研究重点和技术制高点。报道了一种基于正弦门控与滤波技术的InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD)高速单光子探测器,门控频率达到1.25GHz。在探测效率为10.3%时,暗计数概率为1.3×10-6/gate,后脉冲概率为5.6×10-5/ns。这种高速单光子探测器将大幅度提升量子密码系统的两个关键指标——密钥率和传输距离,为下一代高速量子密码系统的实用化应用奠定了基础。     

一种单光子探测器前置超宽带低噪声放大器的设计

为了进一步提高单光子探测器的性能,设计并研制了利用高电子迁移率晶体管基于混合集成负反馈结构的低成本、超宽带、低噪声前置放大器,并利用ADS软件对该放大器进行了优化和仿真。该放大器工作频段5MHz～6GHz,功率增益19.5±0.61dB,噪声系数小于2.6dB,输入电压驻波比和输出电压驻波比均小于1.8,仿真和实验结果表明该放大器可以将雪崩光电二极管上产生的亚纳秒级雪崩信号幅度放大10倍,满足单光子探测器日益提高的探测频率需求。     

Single Photon Detectors Based on SPADs: Circuit Solutions and Operating Modes

Russian Microelectronics - Single photon detectors (SPDs) are the most sensitive devices for detecting light. The rapid development of quantum communication over the past decades have given rise to...     

红外光子探测器与热探测器性能分析

根据红外探测器最基本的物理机理和器件模型,对红外光子探测器和热探测器在不同工作温度、不同波长的探测率性能进行了理论计算;并对两类物理机理不同的红外探测器的探测率、工作温度和响应波长进行比较,阐述了各自探测器具有优势的应用领域.     

超导单光子探测器用1~2 K制冷机热力学优化

对工作在1~2 K的超导纳米线单光子探测器(SNSPD)用多级脉冲管预冷焦耳－汤普逊(JT)的复合制冷机制冷性能进行了系统的热力学优化研究。阐述了该复合制冷机的结构设计和工作机理;基于热力循环分析提出了焓流模型,同时建立了适用于3 K以下温区的实际流体质量流量模型,并将二者结合,分析复合制冷机的性能;探讨了理想情况下净制冷量随末级预冷温度和上游压力的变化特性,应用所提出的模型通过离散参数拟合方法对二者进行优化。发现对于He-4和He-3工质,多级脉冲管末级最优预冷温度分别为11 K和8 K;以He-4为工质,该复合制冷机能在2.2 K的温度下提供85 mW以上的制冷量;以He-3为工质,能在1.0 K提供18.5 mW的制冷量,该性能能够满足SNSPD的实际应用需求。     

数字滤波和拟合算法在单光子计数系统中的应用

随着计算机技术和数字信号处理技术在检测系统中的广泛应用,目前在硬件检测平台技术日趋成熟的基础上,检测系统的性能指标关键在于软件的性能,软件上采用不同的处理算法可提高检测的准确度和速度,因此研究更快更有效的处理算法是现代检测平台技术中十分重要和关键的问题,该论文通过对光电信号波形分析,研究数字滤波及其拟合算法在单光子计数系统中的应用,以提高系统的计算精度和运算速度。     

量子点单光子探测器的研究进展

量子点单光子探测器具有可保持测试信号完整性、理论量子效率高、工作电压低等优点,同时具有室温单光子探测的潜力,最近得到了广泛的研究。文章介绍了基于三种不同形式量子点的单光子探测器,讨论了它们的工作原理,对比了各自的性能和参数,总结了各种器件的特点,说明了自组织量子点单光子探测的优越性能。     

量子保密通信的单光子源

光通信中采用量子保密技术，由单光子源发射光量子，加密系统进行光量子编码，单模光纤进行量子码传输和保偏，实现了信息流的物理加密．单光子源可用双异质结LED或量子阱、量子点激光器经过强衰减得到．     

量子保密通信的单光子源

光通信中采用量子保密技术,由单光子源发射光量子,加密系统进行光量子编码,单模光纤进行量子 码传输和保偏,实现了信息流的物理加密.单光子源可用双异质结LED或量子阱、量子点激光器经过强衰减得到.