本文關(guān)鍵詞： 量子密鑰分發(fā) 單光子探測(cè)器 淬滅電路 最佳反偏電壓 暗計(jì)數(shù)　出處：《電子科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著信息時(shí)代的到來,傳統(tǒng)密碼學(xué)的安全問題越來越讓人們擔(dān)憂,因其具有被破譯的風(fēng)險(xiǎn),無法保證信息絕對(duì)安全的傳輸。量子密碼術(shù)因?yàn)槠錈o條件保證通信安全性的優(yōu)勢(shì),受到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。而作為量子密碼術(shù)中必不可少的器件——單光子探測(cè)器,其性能的優(yōu)劣對(duì)量子通信系統(tǒng)的傳輸碼率、誤碼率和傳輸距離有很大影響,因而單光子探測(cè)技術(shù)的研究對(duì)于量子通信系統(tǒng)具有舉足輕重的作用。本文首先介紹了量子密碼術(shù)通信協(xié)議及其關(guān)鍵器件,而后對(duì)單光子探測(cè)器的探測(cè)原理進(jìn)行了具體研究,并對(duì)單光子探測(cè)器的三種淬滅模式進(jìn)行了對(duì)比分析。然后提出了基于時(shí)序控制的單光子探測(cè)器淬滅電路。電路包括直流偏壓源模塊、信號(hào)提取模塊、制冷模塊以及時(shí)序控制模塊。直流偏壓源模塊在88~250V之間調(diào)節(jié),可為APD提供所需的大電壓以及快速增加的電流;信號(hào)提取模塊包括前置放大電路以及比較器,前置放大電路采用跨阻放大器,其噪聲小、頻帶寬,能夠無失真的對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大,比較器采用TLV3501芯片,傳輸延遲小,能夠快速的提取APD的雪崩信號(hào);制冷模塊利用帕爾貼對(duì)APD進(jìn)行制冷,并通過FPGA控制帕爾貼的輸出功率,能夠靈活的對(duì)APD工作溫度進(jìn)行控制;時(shí)序控制模塊利用FPGA對(duì)單光子探測(cè)器的淬滅時(shí)間以及恢復(fù)時(shí)間進(jìn)行精確控制。最終完成了單光子探測(cè)器的設(shè)計(jì)。最后搭建了單光子探測(cè)器的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),并對(duì)各項(xiàng)單光子探測(cè)器的性能指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試,包括對(duì)單光子探測(cè)器在不同溫度下的暗計(jì)數(shù)和探測(cè)效率的測(cè)試。通過暗計(jì)數(shù)與探測(cè)效率的測(cè)試,找出能夠讓單光子探測(cè)器發(fā)揮最佳性能的反偏電壓。然后對(duì)暗計(jì)數(shù)的穩(wěn)定性以及時(shí)間分辨率進(jìn)行了測(cè)試。
[Abstract]:With the advent of the information age, the security of traditional cryptography has become more and more worrying, because it has the risk of being deciphered, it can not guarantee the absolutely secure transmission of information, and quantum cryptography has the advantage of unconditionally guaranteeing the security of communication. As an indispensable device in quantum cryptography, the performance of single photon detector has great influence on the transmission rate, bit error rate and transmission distance of quantum communication system. Therefore, the research of single photon detection plays an important role in quantum communication system. Firstly, the quantum cryptography communication protocol and its key devices are introduced in this paper, and then the detection principle of single photon detector is studied in detail. Three quenching modes of single photon detector are compared and analyzed. Then the quenching circuit of single photon detector based on time sequence control is proposed. The circuit includes DC bias source module and signal extraction module. Refrigeration module and timing control module. The DC bias source module is adjusted between 88V and 250V, which can provide the APD with large voltage and fast increasing current. The signal extraction module includes preamplifier circuit and comparator. The preamplifier uses transresistive amplifier, which can amplify the signal without distortion because of its low noise and frequency bandwidth. The comparator uses TLV3501 chip, and the transmission delay is small, and the avalanche signal of APD can be extracted quickly. The refrigeration module can control the working temperature of APD flexibly by controlling the output power of APD through FPGA. The timing control module uses FPGA to accurately control the quenching time and recovery time of the single-photon detector. Finally, the design of the single-photon detector is completed. Finally, the experimental system of the single-photon detector is built. The performance indexes of single-photon detectors are tested, including the dark counting and detection efficiency of single-photon detectors at different temperatures. The reverse bias voltage which can make the single photon detector perform the best performance is found. Then the stability of dark count and the time resolution are tested.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN918.4;O413

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本文編號(hào)：1499602