本文關(guān)鍵詞：單光子雪崩光電二極管設(shè)計(jì)　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：量子信息是量子力學(xué)和信息科學(xué)相結(jié)合產(chǎn)生的新興技術(shù),是對經(jīng)典信息的一次重大變革。例如量子計(jì)算機(jī)具有經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法超越的計(jì)算能力,量子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)將會對很多現(xiàn)有的密碼體系構(gòu)成重大的威脅。另外量子保密通信提供了一種無條件安全的通信方式,經(jīng)過近20年的發(fā)展,量子保密通信技術(shù)已經(jīng)開始走向?qū)嵱没A段。單光子探測器是很多量子信息系統(tǒng)的核心元件,例如在量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中,探測器的性能直接影響了整個(gè)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的性能,如系統(tǒng)的成碼率,密鑰的分發(fā)距離等。在本論文中我們研究了兩種單光子探測器：硅基單光子雪崩光電二極管和磷化銦／銦砷化鎵雪崩管。硅基單光子雪崩光電管在量子力學(xué)基本問題的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn),量子保密通信,時(shí)間分辨熒光光譜儀中都有許多的應(yīng)用�，F(xiàn)有的硅基雪崩光電管中根據(jù)耗盡層的大小可以分成厚節(jié)型雪崩管和薄節(jié)型雪崩管。厚節(jié)型的雪崩管探測效率高,但是時(shí)間分辨率較差,薄節(jié)型的雪崩管探測效率不高,但是時(shí)間分辨率很好。為了解決這個(gè)問題,我們提出了一種新型的硅基雪崩管,這種結(jié)構(gòu)的雪崩管與傳統(tǒng)的雪崩管不同,在其兩端加有納米結(jié)構(gòu),這樣能夠在保持耗盡區(qū)小的情況下大大的提高探測效率,同時(shí)因?yàn)楹谋M區(qū)小這種新型雪崩管的時(shí)間分辨率也非常好。另外通過優(yōu)化結(jié)構(gòu),這種新型雪崩管的探測效率在近紅外波段甚至可以比厚節(jié)型雪崩管的探測效率還高。同時(shí)因?yàn)楹谋M區(qū)比厚節(jié)型的雪崩管小,其時(shí)間分辨率比厚節(jié)型的硅雪崩管好很多。磷化銦／銦砷化鎵雪崩管作為單光子探測器大量的應(yīng)用在現(xiàn)今的光纖量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)中,雪崩管的探測效率、暗計(jì)數(shù)、時(shí)間分辨率、后脈沖等極大的影響了系統(tǒng)的密鑰分發(fā)距離和成碼率等系統(tǒng)指標(biāo)。因此本文在第五章中對磷化銦／銦砷化鎵雪崩管進(jìn)行了介紹,內(nèi)容主要包括在線性模式下介紹了倍增因子、額外噪聲、響應(yīng)速度等,分析了影響這些指標(biāo)的因素。在蓋革模式下分析了磷化銦／銦砷化鎵雪崩管的典型結(jié)構(gòu),計(jì)算了雪崩管內(nèi)的電場分布,雪崩概率與額外偏壓的關(guān)系,雪崩概率在雪崩管內(nèi)的分布情況,以及雪崩電壓隨溫度的變化關(guān)系,暗計(jì)數(shù),為設(shè)計(jì)雪崩管提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN312.7

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本文編號：1327770