相关光子方法绝对定标光电探测器量子效率应用研究综述

相关光子是由强光泵浦非线性晶体的自发参量下转换(spontaneous parametric down conversion,SPDC)效应而产生的。文中从量子理论简要说明相关光子的产生机理以及经典光学解释。阐述了相关光子方法定标探测器量子效率的原理,对比传统定标方法,指出相关光子方法的优点。总结了该领域的最新研究进展,分析了这些方法的基本思想和各自的优缺点。提出下一步研究的方向以及可实现的方法,展望了该领域的发展前景。     

基于光子噪声研究光子探测器的探测性能

根据红外光子探测器的基本工作原理,分析了光电探测器性能的基本物理机理限制,推导了背景辐射的光子噪声限制下的比探测率。对背景限制下的比探测率随探测器截止波长、背景温度的变化进行了理论计算。对计算结果进行了理论分析,并作出了相应总结。最后提出了提高背景限制下比探测率的方法。     

单光子探测器研究现状与发展

单光子探测器的研制是量子光学和量子信息领域的一个重要研究课题。单光子探测器突破了传统探测器只针对振幅进行采样的局限,同时对光波或者光子的偏振、波矢、位相等特性进行探测,具有可保持测量信号完整性、理论量子效率高、工作电压低、探测灵敏度高等优点,同时具有室温单光子探测的潜力。为了深入了解单光子探测器的研究现状和发展前景,本文介绍了单光子探测器的工作机理,总结对比了光电倍增管、雪崩光电二极管等传统单光子探测器以及基于新型二维材料的雪崩光电二极管、超导纳米线单光子探测器等新型单光子光电探测器的优势与不足,并对其发展前景进行了展望。此外还介绍了单光子探测器在量子通信、激光测距和成像等领域的应用。     

单光子探测器及量子密钥分配

量子密钥分配中的一项炎键技术就是在其通信窗口实现单光子探测.单光子探测器的性能决定着量子密钥分配系统的性能.综述了单光子探测器的研究进展,讨论了量子密钥生成速率的安全判据及特点,分析了量子密钥分配的主要实验进展.高性能的单光子探测器的研制,以及量子密钥分配方案的改进,极大地提高了量子密钥分配的速率和距离.     

量子线红外光子探测器的研究进展

基于半导体量子线子能带间跃迁的量子线红外光子探测器（QRIP）由于其独特的电子性质,具有工作温度较高、信噪比较高、暗电流较低、光谱范围较宽以及垂直入射光响应等特点．对于新型红外探测器的研发而言,QRIP是颇具潜力的候选者之一．通过对近年来部分相关文献的分析介绍,总结和评述了QRIP制备工艺、物理性质、仿真方法等方面的研究进展．     

光子晶体结构对量子阱红外探测器光吸收增强效应的研究

针对量子阱红外探测器(QWIP)光吸收效率较低 的问题,研究了基于光子晶体的耦合结构对 QWIP光吸收效率的增强效应。通过建立吸收效率计算模型并使用有限元方法,研究了光子晶 体结构中谐 振模式的光场分布,以及光子晶体结构参数对QWIP吸收效率的影响规律。通过综合优化,利 用光子晶体的谐振增强效应,理论上可以获得约88%的QWIP光吸收效 率。     

量子点红外光子探测器的研究进展

迄今为止关于量子点红外光子探测器（QDIP）的研究已有众多文献发表,涉及量子点生长、系统设训、建模、表征与测量等各方面,对近年来国外文献报道的QDIP技术的进展进行了总结和综述,简要描述了QDIP研发的方法和思路,给出了近期国外研制的一些QDIP的性能,介绍了今后实现高性能QDIP的若干发展方向,尽管QDIP已成功地用于单元探测器和焦平面器件,但作为一种新兴技术,QDIP仍不成熟,短期内直接替代HgCdTe似乎还不可能．     

量子通信中单光子探测器的研究

讨论了单光子探测器的工作模式、性能参数,并对实物进行了量子探测效率和暗计数的测试.理论分析和实验测量表明,单光子探测器的各项性能参数都与温度、工作电压和工作模式有着极大的关系.     

新型的波长选择波导光电探测器的研究

提出了一种新型的具有波长选择性的波导型(WG)光电探测器(PDs)与即谐振波腔选频斜镜耦合包芯波导(RICEWG)。对其工作原理进行了详细的理论分析和数值模拟,提出了优化设计方案,讨论了实现方法。结果表明,这种结构具有使量子效率与响应带宽和光谱响应线宽同时解耦的优点;可以获得<1nm的光谱响应线宽同时保持>80%的量子效率,并且可以分别优化光谱响应线宽和量子效率。     

量子增强星载光子计数激光雷达阈值检测性能

星载光子计数激光雷达在遥感探测、导航测距等领域发挥着重要作用。依据光子数可分辨激光雷达的工作原理,建立了基于光量子统计理论的星载光子数可分辨激光雷达接收端的量子阈值检测模型。方案利用先进的光子数可分辨探测器件滤除未能达到最小检测信噪比的光子,并根据光量子统计规律重构信噪比检测公式,接收端的最小可检测信噪比相对经典光强检测方案进一步降低。同时分析了新型量子阈值检测方案的检测概率与虚警概率,数值仿真的结果表明,基于光子数可分辨探测的量子阈值检测方案的信噪比在少光子到达的条件下优于经典光强检测方案,且利用量子压缩态发射源可进一步增强量子阈值的检测性能。最后,进行了星载光子数可分辨激光雷达测高的仿真实验,结果表明在少量返回光子信号情形下的量子阈值检测方案的性能获得了显著增益。     

Parallel readout of two-element CdZnTe detectors with real-time digital signal processing

Readout electronics,especially digital electronics,for two-element CdZnTe(CZT) detectors in parallel are developed.The preliminary results show the detection efficiency of the two-element CZT detectors in parallel with analog electronics is as many as 1.8 and 2.1 times the single ones,and the energy resolution(FWHM) is limited by that of the single one by the means of analog electronics.However,the digital method for signal processing will be sufficiently better by contrast with an analog method especial...     

基于数字信号处理方式读出二元并行CdZnTe探测器输出信号

本文中介绍了二元并行CdZnTe探测器的读出电子线路,特别是用于信号处理的数字电路。结果显示用模拟电路方法测得二元并行探测器的探测效率分别是单元探测器的1.8和2.倍,但能量分辨率被限制了。然而对于能量分辨率的测试结果,数字方法得到的结果比模拟方法得到的好很多,提高了26.67%,同时探测效率却没有见效。导致这一区别的原因文中也做了相应的讨论。     

基于微纳结构的硅基高速探测器研究进展

传统平面入射型硅基探测器由于近红外吸收系数低,存在响应速度和探测效率的冲突,被认为不适用于短距离光纤通信领域。微纳结构可有效提高等效光程,使入射光被吸收层充分吸收,提高光电器件的量子效率,广泛应用于太阳电池、近红外增强探测器等领域。近期,研究者基于陷光微结构,实现了数据传输速率达20Gb/s以上、与CMOS工艺兼容的硅基高速探测器,展现出了广阔的发展前景。文章对微纳结构的优化设计、制备方法、基于微纳结构的硅基高速探测器的研究进展进行了综述和分析。     

单光子源和单光子探测器研究进展

在众多的量子信息方案中,光学方法是独特的,因为它们允许长距离的通信且提供量子计算新的方法.在光量子信息处理过程中,单光子源和探测器是很重要的一个方面.本文回顾了测量和产生单光子的方法,且讨论了它们在量子信息处理中的应用.     

p-GaAs同质结太赫兹探测器的优化与性能

从提高p-GaAs同质结太赫兹探测器量子效率出发,在考虑温度和偏压等参数的影响后,优化了谐振腔增强的p-GaAs同质结太赫兹探测器的材料及结构参数,使探测器的量子效率提高到了17%.并计算了探测器的响应率、探测率和偏压、温度、光谱频率的关系,得到了最佳工作偏压(10~40 m V)、最佳工作温度(8 K)和最大探测率(4.1×1010cm Hz1/2/W).而通过施加一对匹配的反射镜来构造谐振腔的设计,所能获得的极限量子效率为26%,极限探测率和响应率分别为5.7×1010cm Hz1/2/W、25.9 A/W.     

Calibration-Free and High-Sensitivity Microwave Detectors Based on InAs/InP Nanowire Double Quantum Dots

At the cutting-edge of microwave detection technology, novel approaches which exploit the interaction between microwaves and quantum devices are rising. In this study, microwaves are efficiently detected exploiting the unique transport features of InAs/InP nanowire double quantum dot-based devices, suitably configured to allow the precise and calibration-free measurement of the local field. Prototypical nanoscale detectors are operated both at zero and finite source-drain bias, addressing and rationalizing the microwave impact on the charge stability diagram. The detector performance is addressed by measuring its responsivity, quantum efficiency and noise equivalent power that, upon impedance matching optimization, are estimated to reach values up to ≈2000 A W⁻¹, 0.04 and ≈${10}^{-16}\mathrm{W}/\sqrt{Hz}$, respectively. The interaction mechanism between the microwave field and the quantum confined energy levels of the double quantum dots is unveiled and it is shown that these semiconductor nanostructures allow the direct assessment of the local intensity of the microwave field without the need for any calibration tool. Thus, the reported nanoscale devices based on III-V nanowire heterostructures represent a novel class of calibration-free and highly sensitive probes of microwave radiation, with nanometer-scale spatial resolution, that may foster the development of novel high-performance microwave circuitries.     

可见增强的32×32元平面型InGaAs/InP面阵探测器

为了实现In Ga As探测器响应波段向可见增强,在传统的外延材料中加入一层In Ga As腐蚀阻挡层,制备了32×32元平面型In Ga As面阵探测器,采用机械抛光和化学湿法腐蚀相结合的方法,去除了In P衬底.结果表明,探测器的响应波段为0.5~1.7μm,室温下在波长为500 nm处的量子效率约为16%,850 nm处量子效率约为54%,1 550 nm处量子效率约为91%.暗电流大小与衬底减薄之前基本保持一致.理论分析了材料参数对器件量子效率的影响,为进一步优化可见波段探测器的量子效率提供了依据.     

AlGaN PIN结构紫外探测器研制和建模分析

紫外探测器在军事高科技和民品市场的紫外通信和成像方面具有很高的价值。探讨了Al GaNpin紫外探测器的制作工艺和材料及结构对器件性能的影响。提出改进 pin紫外探测器性能的措施     

Stacked multijunction photodetectors of long-wavelength radiation

Uncooled, long-wavelength photovoltaic detectors suffer from poor quantum efficiency and low differential resistance. The problem can be solved by the use of stacked, multiple heterojunction-photovoltaic cells with thin absorber regions. We report here numerical simulation and optimization of the stacked, multiple Hg_1−xCd_xTe heterojunction cells used for detection of 10.6-μm infrared (IR) radiation, operating as zero-bias photovoltaic devices or Auger-suppressed photodiodes. It is shown that the devices can be used as high-performance and fast-response detectors of long-wavelength radiation operating at ambient temperature with detectivities larger by more than one order of magnitude than that of the present practical devices.     

CdS紫外探测器的研究

针对制导等应用领域对紫外探测器的需求,介绍了一种CdS半导体紫外探测器研制过程及取得的进展,叙述了器件的工作原理和制作工艺,并针对器件的响应率及量子效率等性能进行了测试,测试结果表明,该器件在探测波长410 nm的光线时,量子效率最高达到了44.5%。