在過去二十多年里,單光子探測器作為重要的關(guān)鍵器件廣泛應(yīng)用于空間應(yīng)用,如激光測距、激光時間傳輸、空間輻照探測器、基本粒子的閃爍探測以及深空光通信等。由于空間的高真空、高輻照環(huán)境,對在軌探測器的可靠性、抗輻照性提出了很高的要求,特別是對于一些噪聲敏感的應(yīng)用,如空間量子隱形傳態(tài)、基于量子糾纏的空間量子密鑰分發(fā)等。目前常用的單光子探測器主要有光電倍增管單光子探測器、APD（雪崩光電二極管,Avalanche PhotoDiode）單光子探測器、上轉(zhuǎn)換單光子探測器以及超導(dǎo)納米線單光子探測器這幾種。相比光電倍增管單光子探測器較低的探測效率（在800nm附近探測效率只有10%左右）、上轉(zhuǎn)換單光子探測器復(fù)雜的光電系統(tǒng)以及超導(dǎo)納米線單光子探測器笨重復(fù)雜的制冷設(shè)備,暗計數(shù)低、探測效率高（在800nm附近探測效率可達(dá)60%左右）、便宜、結(jié)構(gòu)緊湊的硅APD單光子探測器更適合于空間應(yīng)用。在空間輻照環(huán)境中,硅APD單光子探測器的暗計數(shù)會由于輻照損傷而持續(xù)增加,目前世界上已報道的在軌最好硅APD單光子探測器的暗計數(shù)增長速率約50cps/天,無法滿足空間量子通信對單光子探測器暗計數(shù)的要求。隨著光纖的和地面自由空間量子... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?ＰＭＴ和不同材料ＡＰＤ在不同波長的量子效率［１７］??

?ＳＮＳＨ）在１５５０ｎｍ附近探測效率己經(jīng)可以做到９０％以上，而暗計數(shù)在１００?ｃｐｓ以下??［５０］。圖１．２為目前世界多個研究小組的ＳＮＳＰＤ?（如ＳＩＭＩＴ［５０］、ＮＩＣＴＣ５１］、??ＮＩＳＴ?［５２］、ＵＧＡ?［５３］、ＮＪＵ［５４］、ＭＩＴ?［５５］等）、主流廠商的?ＭＰＴ?（如?ＭＰＤ?公司的?ＰＭＡ、??ＰＭＡｈｙｂｉｒｄ）以及ＡＰＤ?（如ＩＤＱ公司的基于硅ＡＰＤ的ＩＤ１２０、基于ＩｎＧａＡｓＡＲ）的??ＩＤ２３０）在各個不同波長的探測效率。ＰＭＴ在可見光波段探測效率可以達(dá)到４０％左??右，基于硅ＡＰＤ的探測器在近紅外波段量子效率可以達(dá)到８０％左右（和ＳＮＳｒｏ相??當(dāng)），而在近紅外１５５０ｎｍ附近，基于ＩｎＧａＡｓ?ＡＨ）的探測器探測效率只有２５％左??右，而ＳＮＳＰＤ可以做到９０％以上，這正是ＳＮＳＰＤ的優(yōu)勢之一。雖然ＳＮＳＰＤ的具有??優(yōu)異的性能，但是由于需要復(fù)雜、體積較大、超低真空的低溫制冷設(shè)備，工作前??需要較長的預(yù)冷時間，限制了其在一些特殊場合的應(yīng)用，如軌道空間環(huán)境等。??５３２?８５０?９４０?１０６４?１３１０?１５５０??１００－１?！?�。�！?！?！?！???＿?Ｉ?Ｉ?＿?＼ｉｔＨＴ?１?ＳＩＭＩＴ?＇ｍａｒｉｗｔｏ?？??９０－?Ｉ?Ｓｉ￥ｉｒ?ｌ?，？？００ＨＺ?？他ｍ?一?■??ｓｍＴ?，?ＩＤ１２０ＳＯＯ－ＳＯＯ?？３０ｆＨ／?＾?＾—?＞１?？

中的這些光電器件的性能最終決定了量子通信的性能，如密鑰成碼率、誤碼率以??及通信距離等，光電器件在量子通信系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。另外一方面，??量子信息的發(fā)展反過來又極大地推動了單光子探測器技術(shù)的發(fā)展，圖１．３顯示??了同一時期量子信息、量子保密通信、單光子源以及單光子探測器每年發(fā)表的論??文數(shù)量，基本同比例增加。??１０００??，?，?，?，???Ｑｕａｉｕｕｍ?▲▲??ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ?▲▲?Ａ??▲??毳??▲?Ｑｕａｎｔｕｍ??ＱＪ?ＩＵＵ?－?肇參籲?Ｓｉｎｇｌｅ?ｐｈｏｔｏｎ??，?？?ｄｅｔｅｃｔｏｒ??ｃ／５?ｗｗｙ?■?■?Ｓｉｎｇｌｅ?ｐｈｏｔｏｎ??ｓｏｕｒｃｅ??＾?１０?－?ｆ?■?－??？?？?Ａ?■??１?？？？?？？？蠢魯１?？?Ｍ?■?－Ｌ?—?—＿?－上?一??１９７０?１９９０?２０１０??Ｙｅａｒ??圖１．３每年單光子探測器發(fā)表的論文數(shù)量［３］??不同類型單光子探測器在不同波長具有不同的性能，量子通信中波長的選擇??主要由光纖窗口和大氣窗口等因素決定

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Photon-counting chirped amplitude modulation lidar system using superconducting nanowire single-photon detector at 1550-nm wavelength[J]. 周慧,何宇昊,呂超林,尤立星,李召輝,吳光,張偉君,張露,劉曉宇,楊曉燕,王鎮(zhèn).  Chinese Physics B. 2018(01)



本文編號：3560778