單光子探測技術(shù)及其在真隨機源中的應(yīng)用.pdf

1、本論文的目的是研究基于硅雪崩光電二極管的單光子探測技術(shù)，從而實現(xiàn)高效率的檢測單個光量子；獲得高質(zhì)量的實用真隨機源系統(tǒng)，從而提高量子保密通訊系統(tǒng)的安全性。 本文在詳細分析硅單光子雪崩二極管(Si-SPAD)的工作特點的基礎(chǔ)之上，針對雪崩淬滅和電壓恢復(fù)抑制方式的不同，對SPAD各種常用的多種混合抑制技術(shù)模式進行了研究和比較，分析了他們各自的優(yōu)缺點。全被動模式電路簡單安全易行，可是雪崩信號之間的間隔太長，即死時間過長，常造成較低的計數(shù)

2、率，探測器性能下降。主動工作模式雖然電路復(fù)雜成本較高，但可以獲得短的死時間和高的計數(shù)率。結(jié)合主動被動模式的不同特點，在理論分析后得出了一個結(jié)論：被動主動淬滅和主動恢復(fù)相結(jié)合的抑制模式是一個最優(yōu)的工作模式。 為了設(shè)計出高量子效率、低噪聲、短死時間的高效率的Si-SPAD探測器，設(shè)計了精密的外圍時序抑制電路，實現(xiàn)主被動淬滅與快恢復(fù)技術(shù)，又設(shè)計了雙路時序控制方法，用來排除淬滅產(chǎn)生的錯誤信號，避免電路的振蕩，最終成功地實施了主被動淬滅與

3、快恢復(fù)相結(jié)合的全主動最優(yōu)抑制工作模式。該技術(shù)使探測器工作在更加安全高效的模式下，最后實驗測得探測器總的死時間由原全被動模式下大于2us縮短至120ns，單光子計數(shù)率由被動中低于1MHz上升到8MHz以上，因此可以滿足一些高速光子計數(shù)的需要。 在分析原偏振光量子隨機源工作原理的基礎(chǔ)上，為了獲得高效率的隨機數(shù)信號，我們設(shè)計了快速調(diào)制的信號源，高效的單光子探測器。此外，為了進一步使系統(tǒng)小型化以及減少外部的干擾，本文對全光纖隨機源系統(tǒng)做