雪崩光電二極管APD的特性與單光子探測研究.pdf

1、量子通信是當今世界非常熱門的一門前沿信息科學技術，它是密碼學和量子力學相結合的產物，它的安全性由量子力學基本原理——測不準原理和單量子態(tài)不可克隆定理所保證，因而越來越受到人們的重視。量子通信的基本要素主要包括單光子源、量子編碼與量子信息的傳輸、單光子探測技術。1550nm是光通信和量子通信的第三通信窗口，所以工作在1550nm波長和較高溫度下，用于光子計數的商用InGaAs/InP雪崩光電二極管在多個領域，尤其是在量子通信領域的應用，受

2、到了特別的關注。目前探測單光子的理想器件為工作在蓋革模式的雪崩光電二極管。在蓋革模式中，APD被脈沖偏置在高于雪崩電壓的工作點，一旦有光子或熱生成的載流子到達觸發(fā)雪崩，就在電路中產生電流。電流脈沖的上升時間標志著光子的到達時間。為了保證器件的安全工作，要求APD能自動終止雪崩，因此，要使用適當的外電路，無源或有源抑制電路來熄滅雪崩和恢復APD的偏置電壓?！　”疚膶t外單光子探測技術進行了研究。首先介紹了光通信中常用的各種光電探測器的工

3、作原理及結構特點，分析了它們各自的優(yōu)缺點。其次，用無源抑制方式對單光子探測中常用的探測器件——雪崩光電二極管(APD)進行了電流及倍增特性研究，提出了一種利用無源抑制方法確定APD的暗電流雪崩電壓的新方法，并測定了各種APD的雪崩電壓參數。介紹了APD單光子探測器及其工作方式，在此基礎上設計出一種帶門模式控制的無源-有源抑制集成電路，并提出了一種門控設計方案。對原來開發(fā)的水冷制冷腔進行了改進，設計出兩套風冷制冷腔，為提高探測器系統(tǒng)的實用