光学时域反射仪、激光测距、荧光测量、量子光学实验和许多其他光子学应用都可以从单光子探测器的灵敏度中受益。
对于光纤QKD,1550 nm电信波长的近红外SPD是必不可少的。两种选择是电冷却 InGaAs 雪崩光电二极管和低温超导纳米线单光子探测器。APD 比其他选择更具优势,因为它们更实惠、更紧凑,并且不需要在极低温度下制冷。
为了检测微弱的光子诱导雪崩,专门设计的读出电路必须抑制盖革模式下APD对亚纳秒门控的强电容响应。模块化和小型化是服务于广泛应用所必需的,但快速门控和读出电路使这些应用变得更加困难。
最近,一个研究小组通过开发一种称为超窄带干扰电路的新型读出电路,实现了SPD电容响应的窄带抑制的卓越性能,该电路将表面声波滤波器集成到非对称射频Mach-Zehnder干涉仪中。Advanced Devices & Instrumentation是发表该作品的期刊。
由于SAW滤波器的长群延迟,UNIC干涉仪可以产生超叙述波段抑制,其制造公差在RF轨道长度中很容易实现。
雪崩信号不会被UNIC严重失真,因为它可以在频域中提供宽而连续的通带。该团队介绍了他们如何开发一个独立的 InGaAs SPD 模块,该模块完全集成了温度控制和补偿以及驱动和读出电子设备。
尺寸仅为 8.8 × 6 × 2 cm3,其体积几乎是目前使用的最紧凑的探测器模块的四倍,该模块使用单片集成读出电路。此外,这种尺寸减小不会导致性能下降。
为了在很宽的环境温度范围内实现最佳性能,研究团队将自动温度补偿纳入他们之前开发的用于 APD 信号读出的 UNIC 技术中。
据说该模块在 1.25 GHz 时钟输入下的性能与其台式同类产品相似。在脉冲概率为2.4%和延迟时间为3 ns后,净检测效率为30%,UNIC-SPD的性能非常出色。UNIC-SPD模块由于其紧凑的尺寸和尖端的性能,在高速量子密钥分发和单光子成像方面具有巨大的潜力。