近年來,隨著量子通信的不斷發展,作為其中關鍵技術的單光子探測技術,也變得逐漸重要起來。而且單光子探測還可以用于天文、生物和物理等領域,如量子計算、激光測距和天文學應用中的微弱成像等。 用于單光子探測的器件有很多種,光電倍增管,超導單光子探測器、雪崩光電二極管等。在這些器件中,InGaAs/InP單光子雪崩二極管由于其在光子探測過程中的高性能、穩定性等優勢已經成為在近紅外通訊波段應用最廣泛的固體探測器件。隨著單光子探測技術在各個領域的實際應用增多,如何提高單光子探測器的探測性能,降低其噪聲已經成為很多實驗室的熱門研究課題。 本章主要介紹了本人在北京郵電大學量子通信實驗室對量子通信的關鍵技術的研究。主要是對基于InGaAs/InP單光子雪崩二極管單光子探測的理論分析和實驗進展,以及基于單光子探測噪聲產生真隨機數實驗進展。 緒論主要介紹了量子通信的背景及單光子探測器基本概況,對于常見的單光子探測器件進行了簡單的介紹。第二部分則從InGaAs/InP單光子雪崩二極管(SPAD)的層結構開始詳細分析了它的工作原理和探測過程,并介紹了SPAD的重要參數和三種雪崩猝滅電路。第三部分主要是本人研究的基...

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1光電倍增管簡單原理圖

圖1-1光電倍增管簡單原理圖從圖1-1中我們可以看出，光電倍增管主要由三部分組成，分別是光電陰極、光電倍增極和光電陽極也稱為收集極。光電陰極是對光子有光敏性的玻璃或者石英。當光子入射到光電倍增管的光電陰極時，會發生光電效應并產生光生電子，隨后釋放的電子在光電倍增極之間的電場中被加....

圖1-3雪崩二極管簡單原理圖

崩，如圖1-3所示。ELECTRICFIELDSTRENGTHEELECTRICFIELD 1 PNJUNCTION @00?O00e?GG? I\/\/\/AVALANCHE05?￠00@?3REGION 少 \ ,Z0?丨/....

圖1-4,其中圖a由Haitz等人提出的p-n結二極管的平面剖圖，圖b是Mclntyre和Webb提出的穿越雪崩二極管（reach-throughavalanchediode)結構的平面剖圖

其中圖a由Haitz等人提出的p-n結二極管的平面剖圖，圖b是Mclntyre和Webb提出的穿越雪崩二極管（reach-throughavalanchediode)結構的平面剖圖。（圖來源122])1.2.3.2鍺型雪崩二極管（Ge-SPAD)當在超過1.1的波段進行光子....

圖2-3雪崩二極管的I-V曲線

當雪崩被探測后，必須通過將雪崩二極管的偏置電壓降到其雪崩擊Km之下來粹滅雪崩過程。而當雪崩被粹滅后，二極管的偏置電壓必須被高于雪崩擊穿電壓，這樣SAPD才能正確及時地探測下一個到來的光子。雪崩開始到二極管電壓重置完成的這段時間，SPAD對于到來的光子是無應的，并不能產生正確的探測....

本文編號：3995216