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oe1(光电查) - 科学论文

9 条数据
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  • III族氮化物衬底上NbTiN薄膜临界温度的提高

    摘要： 本文研究了采用III族氮化物半导体（氮化镓GaN、氮化铝AlN）作为衬底，通过反应磁控溅射沉积超?。?1纳米）氮化钛铌（NbTiN）超导薄膜的效果。所得NbTiN薄膜呈(111)晶向取向，完全弛豫且与衬底保持外延关系。在蓝宝石上生长AlN的衬底（与NbTiN晶格失配最?。┥匣竦昧俗罡吡俳绯嘉露龋═c=11.8K）。我们将这一改进归因于NbTiN粗糙度的降低，该现象与衬底晶格失配的弛豫相关。在蓝宝石上生长AlN的衬底上制备并测试了超导纳米线单光子探测器（SNSPDs），获得的外量子效率与理论计算值高度吻合。

    关键词： 单光子探测器、超导体、氮化铌钛（NbTiN）、氮化铝（AlN）、氮化镓（GaN）

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 自由空间和光纤耦合单光子探测器的校准

    摘要： 我们测量了波长接近851纳米和1533.6纳米的单光子探测器探测效率。研究了自由空间耦合单光子雪崩二极管的的空间均匀性，并对比了熔接式与连接器式光纤耦合单光子探测器。发现单次测量中，1533.6纳米光纤耦合测量的扩展相对不确定度低至0.70%，而851.7纳米自由空间表征的不确定度高达1.78%。探测效率测定包含对单光子探测器后脉冲、暗计数及计数率效应的修正，并将探测效率插值至指定检测计数率下的工作状态。

    关键词： 暗计数、单光子探测器、自由空间耦合、后脉冲、探测效率、光纤耦合

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [2019年IEEE国际空间光学系统与应用会议(ICSOS) - 美国俄勒冈州波特兰市 (2019.10.14-2019.10.16)] 2019年IEEE国际空间光学系统与应用会议(ICSOS) - 高光子效率光通信的实时光子计数接收机

    摘要： 我们提出了一种基于超导纳米线单光子探测器（SNSPD）和现场可编程门阵列（FPGA）实时处理的可扩展光子计数地面接收机设计方案，适用于空间对地弱光链路应用场景（如猎户座EM-2光学通信演示任务[1]）及未来深空探测或低发射功率任务。该接收机设计用于接收符合《空间数据系统咨询委员会光学通信编码与同步红皮书》标准[3]的串行级联脉冲位置调制（SCPPM）波形[2]。通过并行配置多路独立光纤耦合、探测效率达80%的商业化SNSPD，该系统可实现最高528Mbps的数据速率。为高效实现从望远镜到可扩展探测器阵列的光纤耦合（该阵列可根据望远镜孔径尺寸和探测器数量灵活调整），我们采用单模光纤（SMF）光子灯笼或少模光纤（FMF）光子灯笼[4]。本文概述了接收机系统设计、光子灯笼特性、SNSPD性能及系统级测试结果，证实单SNSPD即可实现40Mbps接收速率，并探讨了向更高数据速率扩展的方案。

    关键词： 少模光纤、超导纳米线、光通信、单光子探测器

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE 2019欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑 (2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 基于热电控制碳化硅雪崩光电二极管的单光子雪崩二极管研制

    摘要： 单光子探测器能够在微弱光环境下实现超灵敏探测，已广泛应用于遥感、生物化学科学和量子信息科学等诸多领域。特别是量子信息科学的快速发展极大推动了单光子探测器的进步，因其对量子密钥分发和量子通信的成功实现发挥了关键作用。单光子雪崩光电二极管（SPAD）是最常用的光子探测器件，其核心元件雪崩光电二极管（APD）具有成本低廉、结构坚固的优势。近年来随着紫外光探测需求的增长，基于碳化硅（SiC）的APD探测器研发活跃——这种材料仅在深紫外波段具有高增益特性。本文报道了实验室自组装SiC-APD基SPAD的性能评估结果。

    关键词： 紫外光探测、量子信息科学、单光子探测器、SPAD（雪崩光电二极管）、SiC-APD（碳化硅雪崩光电二极管）

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [2019年IEEE欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 包含时间抖动效应的单光子探测器操作描述

    摘要： 离散变量量子光学作为量子技术最具前景的平台之一，其实验室外应用成果正日益增多[1]。为开发能与未来工程系统兼容的竞争性量子光子系统，光源与探测器件领域取得了重大进展[2]。当前实验操作速率成为关键制约因素——虽然时域复用技术原则上可实现GHz量级的光子源泵浦[3]，但探测环节的计时误差严重限制了超高速运行。有限的分辨率会直接影响时间关联单光子计数或量子态操控的质量[3]，特别是单光子探测器的时间抖动会导致特定光时钟周期内的计数与相邻周期计数无法区分[2]。量子隐形传态[1]、量子态工程[3]和量子随机数生成等操作都要求快速精准的时间标记。为推动技术进步并促进现有量子通信协议的新概念发展，准确描述探测器计时性能的影响至关重要。 本研究通过原创理论模型专门解决探测时域不确定性问题，该模型能描述不具备光子数分辨能力的标准单光子探测器[2]在显著计时抖动和死区时间[4]影响下的时域行为。针对不具备光子数分辨能力的常规ON/OFF探测器[2]，我们采用正算子值测量(POVM)形式体系[5]。该方法已成功用于描述具备光子数分辨能力的探测器，并实验验证了未知单光子探测器的特性[6]。我们的模型利用多模形式体系描述时域自由度，通过完全可操作的POVM描述完整呈现ON/OFF探测器的时间分辨效应，在考虑死区时间和有限探测效率影响的同时，不对入射光子数作任何先验限制。 我们将成果应用于直接光子探测、符合测量和预示量子态制备等典型量子光学实验中计时抖动效应的定量研究。例如在时间关联实验中，针对孪生光子源模型可显式表达延迟概率密度函数；该全量子方法还能通过考虑预示探测器的缺陷，推导出预示单光子生成实验[3]所得单光子态的密度矩阵。本研究通过建立存在显著计时抖动和死区时间的实际探测环节的完整可操作POVM描述，填补了实用量子技术讨论中的空白。尽管主要采用单/双光子入射的简化案例，但该形式体系能描述通用实验场景，这些特性对理解超高速量子通信中的计时抖动效应（特别是当探测器抖动与重复周期不可忽略时）具有重要价值。

    关键词： 时序抖动、量子通信、POVM（正算子值测度）、量子光学、单光子探测器

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 十六像素氮化铌纳米线单光子探测器与300微米光纤耦合

    摘要： 氮化铌（NbN）纳米线具有高重复频率和高效率特性，是超导纳米线单光子探测器（SNSPDs）的理想材料。然而大面积制备NbN阵列存在技术困难，而该技术对多种应用至关重要。本文报道了采用光束压缩技术实现的4×4 NbN SNSPD阵列（16像素）与直径300微米多模光纤的光学耦合方案，这是首次实现NbN SNSPD与大直径光纤的耦合。设计的像素间距极?。ㄏ袼靥畛湟蜃釉?8.5%），几乎不存在死区。该系统对多模光纤耦合光子（λ=1064 nm）实现了46%的系统效率和94.5%的量子效率，可获得小于69皮秒的本征时间分辨率。这种高性能单光子探测器适用于卫星激光测距。该方案为大尺寸NbN SNSPD阵列的实现提供了可行性，为开发基于NbN纳米线的高效光子相机奠定了基础。

    关键词： 单光子探测器，多模光纤，卫星激光测距，氮化铌

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [2018年精密电磁测量会议（CPEM 2018）- 法国巴黎（2018.7.8-2018.7.13）] 2018年精密电磁测量会议（CPEM 2018）- 德国联邦物理技术研究院（PTB）单光子雪崩探测器校准

    摘要： 本文介绍了硅（Si）和铟镓砷/磷化铟（InGaAs/InP）单光子雪崩探测器（SPADs）探测效率的可溯源校准。我们描述了所用的校准设施和参考标准探测器，以及测量结果向德国联邦物理技术研究院（PTB）光学功率一级标准（低温辐射计）的溯源链。作为示例，分别展示了在850纳米和1550纳米波长下，针对不同光子通量率测量的硅和铟镓砷/磷化铟单光子雪崩探测器的探测效率。测量的标准不确定度≤1%。

    关键词： 单光子探测器、辐射测量学、校准

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 监测差分正交相移量子密钥分发中的同时点击事件以揭示探测器致盲与控制攻击

    摘要： 已知操纵单光子探测器（SPD）的侧信道攻击是现实量子密钥分发（QKD）系统中的漏洞。虽然测量设备无关（MDI）QKD方案已被提出并研究以避免这些漏洞，但由于需要两个远距离方发送信号间的同步，其实际实施并不容易。本文我们提出一种针对侧信道攻击（控制致盲与控制攻击）的新对策，该方案利用差分正交相移（DQPS）QKD系统中的符合计数。我们的方案无需改变传统协议的系统配置。与MDI-QKD不同，在实际实施中可轻松发现侧信道攻击。

    关键词： DQPS-QKD、量子密钥分发、侧信道攻击、单光子探测器、符合计数

    更新于2025-09-04 15:30:14

  • 微型化高频正弦波门控InGaAs/InP单光子探测器

    摘要： 高频门控InGaAs/InP单光子探测器(SPD)广泛应用于量子密钥分发等需要近红外波段单光子探测的领域。为实际应用考虑，减小SPD体积并实现系统级集成具有重要价值。据我们所知，本文展示了目前最紧凑的高频正弦波门控(SWG)InGaAs/InP SPD。我们设计并制备了具有优化半导体结构的InGaAs/InP单光子雪崩二极管(SPAD)，随后将SPAD芯片与微型热电制冷器封装于12.5 mm×22 mm×10 mm的蝶形封装内。此外，我们为该SWG SPD集成了单片读出电路以替代传统板级集成的淬灭电子学?？?。最终将SPAD、单片读出电路及相关电路集成于13 cm×8 cm×4 cm的单个模块中。相比2012年设计的1.25 GHz SWG InGaAs/InP SPD模块(25 cm×10 cm×33 cm)，本小型化SPD体积缩减达95%。经测试，该探测器在1.25 GHz门控频率、100 ns死时间、243 K工作条件下展现出优异性能：单光子探测效率30%，暗计数率2.0 kcps，后脉冲概率8.8%。为期一周的稳定性测试也验证了该小型化SPD?？榈母叨瓤煽啃浴?

    关键词： 铟镓砷/磷化铟，量子密钥分发，单光子探测器，小型化，正弦波门控

    更新于2025-09-04 15:30:14