單光子探測(cè)電路設(shè)計(jì)

基于門控制模式的雪崩抑制方法,對(duì)工作波長為1.31μm的單光子探測(cè)器件InGaAs/InP雪崩光電二極管的高壓電源和單光子信號(hào)檢測(cè)電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)中所涉及的關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析。通過巧妙設(shè)計(jì)脈沖發(fā)生器的單穩(wěn)態(tài)電路等效地實(shí)現(xiàn)了直流電平疊加脈沖的'光子門',通過使用跨阻前置放大器和精密比較甄別器等能在一定程度上提高探測(cè)的靈敏度。在此背景下,出現(xiàn)了以超導(dǎo)單光子探測(cè)器為代表的新型低溫單光子探測(cè)器件,其性能比現(xiàn)有商用單光子探測(cè)器有了本質(zhì)性的提升。

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單光子探測(cè)器研究新進(jìn)展

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到利用單個(gè)光子的量子態(tài)載運(yùn)信息和進(jìn)行計(jì)算.因此,、靈敏地探測(cè)單個(gè)光子是量子計(jì)量、量子通信、非線性光學(xué)等量子信息科學(xué)研究中基礎(chǔ)的技術(shù)之一.超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器(SNSPD)是一種新型單光子檢測(cè)器,具有暗計(jì)數(shù)低、探測(cè)速率高、檢測(cè)頻譜寬等優(yōu)點(diǎn),在眾多領(lǐng)域存在潛在應(yīng)用.該進(jìn)展涵蓋了超導(dǎo)單光子探測(cè)器的工作機(jī)制和理論模型,有兼容4inch硅工藝的SNSPD器件的關(guān)鍵技術(shù)工藝,如器件設(shè)計(jì)、材料結(jié)構(gòu)、制備工藝和封裝技術(shù)等.研制的超導(dǎo)單光子探測(cè)器,在1550nm波段,系統(tǒng)的單光子檢測(cè)達(dá)到75%,暗計(jì)數(shù)小于100cps,與國際水平相當(dāng).在不斷提高SNSPD性能研究的同時(shí),還開展了利用SNSPD進(jìn)行光子數(shù)分辨的研究,以及將其應(yīng)用于光時(shí)域反射儀(OTDR)中,進(jìn)行長距離光纖狀態(tài)的分析和檢測(cè)研究.

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單光子探測(cè)器

單光子探測(cè)將單光子激發(fā)的單個(gè)光電子信號(hào)放大，通過脈沖甄別和數(shù)字計(jì)數(shù)等技術(shù)識(shí)別提取極弱光電子信號(hào)，達(dá)到光電探測(cè)的超靈敏極限。率單光子測(cè)控由于其巨大科研價(jià)值和重要戰(zhàn)略地位已成為近年活躍的前沿領(lǐng)域之一。

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