单光子探测器对单个光量子的入射很敏感,在光子学中有许多应用,例如荧光测量、激光测距、光学时域反射仪和量子光学实验。
1550 nm 电信波长的近红外 SPD 对于光纤 QKD 是必不可少的,其选择包括低温超导纳米线单光子探测器和电冷却 InGaAs 雪崩光电二极管。在它们之间,APD具有紧凑、低成本和不需要超低温制冷的实际优势。
在盖革模式下,APD对亚纳秒级门控的强电容响应必须通过专门设计的读出电路来抑制,以便能够检测弱光子诱导的雪崩。快速门控和读出电路为模块化和小型化带来了挑战,而模块化和小型化是服务于广泛应用的必要步骤。
一个研究小组最近开发了一种新型的读出电路,将表面声波滤波器集成到非对称射频马赫-曾德尔干涉仪中,称为超窄带干扰电路,并实现了SPD电容响应的窄带抑制的卓越性能。这项工作发布在《先进设备与仪器》杂志上。
由于SAW滤波器的长群延迟,UNIC干涉仪可以产生超叙述带抑制,其制造公差在射频轨道长度上很容易实现。
UNIC可以在频域中提供宽而连续的通带,因此对雪崩信号的失真很小。该团队报告了他们开发的独立 InGaAs SPD 模块,该模块完全集成了驱动和读出电子设备以及温度调节和补偿。
它的尺寸仅为 8.8×6×2 cm3体积比使用单片集成读出电路的最紧凑的现有探测器模块小近 4 倍。同时,这种尺寸减小不会带来性能下降。
研究团队使用他们以前的UNIC技术来读取APD信号,但增加了自动温度补偿,以确保在很宽的环境温度范围内具有最佳性能。
该模块具有 1.25 GHz 时钟输入,其特点是具有与使用台式设备构建的同类模块相当的性能。UNIC-SPD表现出优异的性能,在3 ns的延迟时间内,净检测效率为30%,后脉冲概率为2.4%。紧凑的尺寸和最先进的性能使 UNIC-SPD 模块在单光子成像和高速量子密钥分发方面具有巨大潜力。