量子點單光子探測器的研究進展

量子點單光子探測器具有可保持測試信號完整性、理論量子、工作電壓低等優(yōu)點,同時具有室溫單光子探測的潛力, 近得到了廣泛的研究。單光子計數(shù)方法利用弱光照射下光子探測器輸出電信號自然離散的特點，采用脈沖甄別技術(shù)和數(shù)字計數(shù)技術(shù)把極其弱的信號識別并提取出來。文章介紹了基于三種不同形式量子點的單光子探測器, 討論了它們的工作原理, 對比了各自的性能和參數(shù), 總結(jié)了各種器件的特點, 說明了自組織量子點單光子探測的優(yōu)越性能。

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單光子探測器介紹

通過量子阱的子帶躍遷光吸收改變自身帶電狀態(tài)來調(diào)控另一個量子阱中的二維電子橫向輸運特性,從而產(chǎn)生可探測的電導變化。紅外變像管是一種紅外-可見圖像轉(zhuǎn)換器,它由光電陰極、陽極和一個簡單的電子光學系統(tǒng)組成。這種雙量子阱電容耦合的結(jié)構(gòu)具有很高的非線性放大系數(shù),從而具有很高的探測效率,響應(yīng)波長可以從遠紅外設(shè)計至THz波段。針對器件特性設(shè)計增益可調(diào)讀出電路,進一步研制成工業(yè)級微型光譜儀。

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單光子探測數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)設(shè)計

計算機數(shù)據(jù)采樣及處理技術(shù)是集成電路、計算機總線、虛擬儀器等高新技術(shù)不斷發(fā)展和融合的產(chǎn)物,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科學研究等諸多領(lǐng)域?；赑CI總線技術(shù)的多功能高速數(shù)據(jù)采集卡的單光子探測數(shù)據(jù)采集作為量子信息處理中的一個重要環(huán)節(jié),可以將探測器探測到的光子信號更直觀更便捷的實時顯示出來,并通過軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的進一步處理和存儲等工作。綜述了單光子探測器的研究進展，討論了量子密鑰生成速率的安全判據(jù)及特點，分析了量子密鑰分配的主要實驗進展。 該設(shè)計適用于1550nm光通信波段,基于InGaAs雪崩光電二極管(InGaAs-APD)單光子探測器的功能結(jié)構(gòu)、特性參數(shù)及工作方式。其次,在充分了解數(shù)據(jù)采集原理、PCI總線技術(shù)以及美國NI公司出品的M系列PCI-6251多功能高速數(shù)據(jù)采集卡性能及工作模式的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了適用于高速單光子探測的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。接著,利用基于圖形編程語言(G語言)的LabVIEW8.20軟件編寫應(yīng)用程序,分別實現(xiàn)了對單通道和雙通道光子數(shù)據(jù)的采集,并通過應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進行顯示、處理、存儲等操作。從單光子數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在關(guān)聯(lián)光子對探測實驗中的測試結(jié)果來看,設(shè)計的應(yīng)用程序可以滿足實時顯示采集數(shù)據(jù)及對數(shù)據(jù)進行相關(guān)計算和存儲的設(shè)計要求。

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