Ultra-narrowband interference circuits enable low-noise and high-rate photon counting for InGaAs/InP avalanche photodiodes
InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管（APD）中的后脉冲噪声是由载流子俘获引起的，通过亚纳秒选通限制雪崩电荷可以有效地抑制后脉冲噪声。微弱雪崩的检测需要一种能够有效地消除门诱导电容响应，同时保持光子信号完整的电子电路。在这里，我们展示了一种新型的超窄带干扰电路（UNIC），可以拒绝电容响应高达80分贝每级几乎没有失真的雪崩信号。在读出电路中级联两个UNIC，我们能够实现高达700 MC/s的高计数率和0.5%的低后脉冲，1.25 GHz正弦门控InGaAs/InP APD的检测效率为25.3%。在-30 ° C下，我们以21.2%的检测效率测量到1%的后脉冲。
2023-02-14 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Characterization of an InGaAs/InP single-photon detector at 200 MHz gate rate
本文介绍了一种基于InGaAs/InP雪崩光电二极管和自差分后处理技术的近红外单光子探测器。它工作在200 MHz和更高的门速率。紧凑、集成的设计采用印刷电路板，并具有一个全差分放大器实现的基于晶闸管的自差分减法。当单光子探测效率为6.4%时，探测器的暗计数概率为每个门9 x10 ^-7，每个探测事件的后脉冲概率为6.3%，探测时间抖动为150 ps，死区时间为5 ns（相当于一个门周期）。此外，它可以作为标准光电二极管运行，这有利于需要检测单光子以及强光信号的应用。
2011-05-18 quant-ph
Photon counting for quantum key distribution with Peltier cooled InGaAs/InP APD's
本文研究了三种InGaAs/InP雪崩光电二极管在热电致冷温度范围内对1550 nm光子计数的性能。最好的一个产生的暗计数概率为$% 2.8\cdot 10^{-5}$每门（2.4 ns）在10%的检测效率和温度为-60 ℃。研究了后脉冲概率和定时抖动。所得结果与其他文献的结果进行了比较，并应用于量子密钥分发系统的仿真。54公里后，误差率为10%。
2001-06-01 quant-ph
Best-practice criteria for practical security of self-differencing avalanche photodiode detectors in quantum key distribution
快速门控雪崩光电二极管（APD）是高比特率量子密钥分发（QKD）中最常用的单光子探测器。它们对外部攻击的鲁棒性对于QKD系统甚至整个QKD网络的整体安全性至关重要。在这里，我们研究了千兆赫兹门控的自差分InGaAs APD在强照明下的行为，这是Eve经常用来控制探测器的一种策略。我们的实验和建模表明，光电流的负反馈通过降低雪崩概率和/或加强电容响应来保护检测器不被致盲。基于这一发现，我们提出了一套设计和操作快速门控APD探测器的最佳实践标准，以确保其在QKD中的实际安全性。
2017-12-18 quant-ph
Systematic afterpulsing-estimation algorithms for gated avalanche photodiodes
我们提出了一种方法，旨在有效地提取光信号的InGaAs雪崩光电二极管（APD）的选通模式下工作。特别是，我们的方法允许估计的计数，这实际上是从被测量的信号，而不是由噪声机制，特别是由afterpulsing产生的分数。我们的方法在原则上允许使用InGaAs APD在高检测效率，与完整的操作带宽，无论是有或没有诉诸于应用程序的死区时间。正如我们下面所示，我们的方法可以用于配置后脉冲超过真正的信号的数量级，甚至接近饱和。我们已经开发的算法是适合于被使用的原始检测概率的实时处理或在后处理应用程序中，校准步骤已经执行后。我们在这里提出的算法可以补充设计用于减少后脉冲的技术。
2016-08-24 physics.ins-det quant-ph
Resilience of gated avalanche photodiodes against bright illumination attacks in quantum cryptography
在量子密钥分发中，半导体雪崩光电二极管（APD）通常用于单光子探测。最近，已经提出了许多使用明亮照明的攻击来操纵门控InGaAs APD。为了制定有效的应对措施，必须对这些攻击进行仔细分析，以区分不正确的操作和真正的漏洞。在这里，我们证明了正确操作的门控APD对连续波照明攻击具有免疫力，而监测光电流的过高值是针对使用时间定制光的攻击的直接对策。
2011-06-14 physics.ins-det quant-ph
GHz-gated InGaAs/InP single-photon detector with detection efficiency exceeding 55% at 1550 nm
我们报道了一种基于InGaAs/InP雪崩光电二极管（APD）的门控单光子探测器，在1550 nm处的单光子探测效率超过55%。我们的探测器是门控在1 GHz，并采用自差分技术的门瞬态抑制。它可以操作几乎死时间自由，除了一个时钟周期的死时间固有的自差分，我们演示了500 Mcps的计数率。我们提出了一个仔细的分析APD测量的最佳驱动条件与死区时间的检测器表征设置。据发现，360 ps的缩短的门宽度连同增加的驱动信号幅度和在较高温度下的操作导致检测器的性能改善。我们实现了7%的后脉冲概率在50%的检测效率与死时间自由测量和InGaAs/InP APD的记录效率为55%，后脉冲概率只有10.2%，适度的死时间为10 ns。
2015-02-26 quant-ph
Analysis of Single Photon Detectors in Differential Phase Shift Quantum Key Distribution
本文分析了差分相移量子密钥分发中InGaAs/InP和Si-APD两种单光子探测器的性能，发现电信窗口下采用频率转换的Si-APD在移位密钥率、安全密钥率和安全通信距离上更优。
2023-07-07 quant-ph
Design and Performance of an InGaAs-InP Single-Photon Avalanche Diode Detector
本文介绍了平面几何结构的InGaAs-InP器件的设计，制造和性能，这些器件是专门为在1550 nm波长的单光子探测而开发的。一般的性能问题，如暗计数率，单光子探测效率，afterpulsing，和抖动进行了说明。
2006-05-03 quant-ph
Approaches to Single Photon Detection
我们目前的单光子探测器，包括：门控和自由运行的InGaAs/InP雪崩光电二极管的发展的最新成果;和频发电和硅APD的基础上的混合检测系统;和SSPD（超导单光子探测器），电信波长;以及SiPM（硅光电倍增器）探测器在可见光范围内工作。
2008-07-15 quant-ph
Free Running Single Photon Detection based on a negative feedback InGaAs APD
InGaAs/InP基半导体雪崩光电二极管通常用于电信波段的单光子计数。然而，它们受到后脉冲的影响，这限制了二极管的性能。最近，Princeton Lightwave已经将单片集成反馈电阻器的二极管商业化。这种解决方案有效地抑制雪崩，并大大减少后脉冲。在这里，我们报告的发展和表征的检测器模块的基础上，这个二极管，实现了一个积极的保持关闭电路，进一步减少了afterpulsing，显着提高了检测器的性能。我们展示了自由运行的操作与600赫兹的暗计数率在10%的检测效率。我们还改进了标准的双窗口技术的后脉冲特性。我们的算法实现的FPGA允许把APD在一个定义良好的初始条件，并测量高阶后脉冲的影响。
2012-04-20 physics.ins-det quant-ph
Excess Loss in Homodyne Detection Originating from Distributed Photocarrier Generation in Photodiodes
光电二极管中光子的分布吸收在超过渡越时间滚降频率的连续波光电探测中引起过量噪声。在零差探测中，它可以看作是一种与频率相关的过量光损耗。这限制了高精度零差检测的带宽，即使理想的光电检测器电路是可用的。我们通过两种方式实验验证了多余损耗：单端口零差检测的信号增益和散粒噪声增益的比较，以及在500 MHz边带处压缩光的平衡零差检测。这些结果同意我们开发的解析表达式，其中的光吸收的随机性是直接由真空场的入侵建模。在500 MHz时，我们估计860 nm入射光的Si-PIN光电二极管的过量损耗为14%，而数值模拟预测1550 nm光的InGaAs光电二极管的过量损耗要小得多。
2018-09-12 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Advances in InGaAs/InP single-photon detector systems for quantum communication
单光子探测器（SPD）是最灵敏的光探测仪器。在近红外范围内，基于III-V族化合物半导体雪崩光电二极管的SPD由于其体积小、成本低和易于操作等实用性优势，在过去二十年中被广泛用于各种应用。在过去的十年里，量子信息科学的快速发展和不断增长的需求已经成为提高单光子雪崩二极管器件性能和发明新的雪崩猝灭技术的关键驱动力。本文介绍了InGaAs/InP单光子探测器系统在电信波长和相关量子通信应用中的技术进展，特别是最近出现的一些技术，如GHz频率的高频选通和使用负反馈雪崩二极管的自由运行。展望了器件和淬火技术的发展前景。
2015-05-09 physics.ins-det quant-ph
Free-running InGaAs single photon detector with 1 dark count per second at 10% efficiency
我们提出了一种基于负反馈雪崩光电二极管（NFAD）的电信波长自由运行单光子探测器。在探测效率为10%时，暗计数率低至1cps，在20 μs的死时间内，后脉冲概率为2.2%。这是通过使用主动保持回路并使用自由活塞斯特林冷却器将NFAD冷却至-110 ${^o}$ C来实现的。我们将两个探测器集成到一个实际的625 MHz时钟量子密钥分发系统中。在存在30 dB信道损失的情况下，稳定的实时密钥分发是可能的，产生350 bps的密钥速率。
2014-12-03 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Dead time duration and active reset influence on the afterpulse probability of InGaAs/InP single-photon avalanche diodes
我们已经进行了详细的研究InGaAs/InP正弦门控SPAD的后脉冲概率的依赖于死时间和现有的方法，其实现。我们演示了一个电气方案相结合的正弦门控和主动复位。我们已经表明，当这样的解决方案是有益的，从密钥分配的角度来看，并足以使用一个简单的计划与抢夺比较。我们还提出了一种精确的测量后脉冲的方法，并提出了一个模型描述这种效应的非马尔可夫动态。我们已经证明，我们的afterpulsing测量方法，使这些测量较少依赖于二极管的流量和激光脉冲功率的变化，在本文中考虑的其他方法相比，参数。
2022-04-01 quant-ph
Investigating the coherent state detection probability of InGaAs/InP SPAD-based single-photon detectors
在这项工作中，我们研究了探测单光子和多光子相干态的InGaAs/InP正弦门控和自由运行的单光子雪崩二极管的概率。因此，我们得出结论，多光子态探测不能被看作是单个单光子态吸收的独立事件。然而，如果更多的状态是单光子和双光子，那么独立模型是允许的。我们的结论是，物理过程必须发生在二极管结构，确定的相关性时，几个光子被同时吸收。我们提出了两个模型，我们可以用来描述光子相互作用的结构。依赖模型基于在n光子状态下不幸检测到第（n-1）个光子时检测到第n个光子的概率的增加/减少，并且具有良好的物理基础;经验模型提供了简单而准确的经验关系。
2021-04-16 quant-ph
2.23 GHz gating InGaAs/InP single-photon avalanche diode for quantum key distribution
我们实现了用于单光子检测的InGaAs/InP单光子雪崩二极管（SPAD），其迄今为止报道的最快门控频率为2.23 GHz，接近SPAD带宽给定的极限- 2.5 GHz。我们提出了一个有用的方法来表征的afterpulsing的快速门控，可以很容易地与传统的门控制度的比较分布。在相干单向量子密钥分发（QKD）协议中，我们比较了这种快速选通方案与自由运行探测器和超导单光子探测器（SSPD）的性能。快速选通系统非常适合于高速率和长距离QKD应用，其中Mbps密钥速率可以在小于40 km的距离下以50 ns的死区时间实现，并且最大距离被限制为~ 190 km，具有5 $μ$ s的死区时间。这些结果表明后脉冲不再是QKD的限制因素。
2010-02-17 quant-ph
Efficient generation of tunable photon pairs at 0.8 and 1.6 micrometer
我们证明了在一个双极化的锂离子酸盐连续波参量下变频器中有效地产生共线传播的高度非简并光子对，其对产生速率为1.4*10^7/s/mW的泵浦功率。800 nm信号光子的检测触发热电冷却的20%效率的InGaAs雪崩光电二极管，用于检测1600 nm共轭闲频光子。使用单模光纤作为空间模式滤波器，我们得到了约3.1%的信号调节空闲检测概率。
2002-07-26 quant-ph
A High Speed, Post-Processing Free, Quantum Random Number Generator
介绍了一种基于InGaAs光电二极管门控单光子探测的GHz频率量子随机数发生器（QRNG）。由于每个光子的相干时间非常长，每个光子的波函数在光电二极管的许多门控周期上延伸。光子波函数在随机选通周期上的崩溃以及光子随机到达时间检测事件被用于以4.01兆比特/秒的速率生成随机比特序列。重要的是，随机输出本质上是无偏置的，并且不需要后处理过程来通过随机数统计测试，这使得QRNG成为一个非常简单的设备。
2008-07-25 cs.CR quant-ph
Design considerations of high-performance InGaAs/InP single-photon avalanche diodes for quantum key distribution
InGaAs/InP单光子雪崩二极管（SPAD）广泛应用于需要近红外光子计数的实际应用中，例如量子密钥分发（QKD）。光子探测效率和暗计数率是InGaAs/InP SPAD的内在参数，这是由于在相同的操作条件下，使用不同的猝灭电子器件不能提高它们的性能。在对这些参数进行建模并开发了InGaAs/InP SPAD的仿真平台后，我们研究了半导体结构的设计和优化。光子探测效率和暗计数率的参数高度依赖于吸收层厚度、倍增层厚度、过偏压和温度等变量。通过评估诱饵态QKD的性能，可以全局优化SPAD设计和操作的变量。从具体应用的角度进行优化，可以为设计高性能InGaAs/InP SPAD提供一种有效的途径。
2016-08-23 physics.ins-det quant-ph
Recent advances in InGaAs/InP single-photon detectors
本文综述了近10年InGaAs/InP单光子探测器在器件结构、工作机制及门控与自由运行模式读出技术方面的进展，并展望了其在量子通信和激光雷达领域的未来前景。
2024-08-13 physics.ins-det quant-ph
Investigation of the Effects of the Multiplication Area Shape on the Operational Parameters of InGaAs/InAlAs SPADs
本研究建立InGaAs/InAlAs SPAD二维模型，发现减小倍增区有源区直径可降低暗电流，提出可通过击穿电压和电流-电压曲线评估器件质量并筛选适用于单光子探测器的SPAD。
2023-10-06 physics.app-ph quant-ph
Backflashes in fast-gated avalanche photodiodes in quantum key distribution
InGaAs单光子雪崩光电二极管（APD）是实现高比特率量子密钥分发的关键。然而，这种探测器与理想模型的偏差可能会为窃听者Eve打开侧信道。逆闪现象，即APD在探测到光子后重新发射光子，使Eve有机会被动地学习探测到的光子携带的信息，而无需主动与合法的接收器Bob进行交互。虽然这已经在慢门控探测器中观察到，但尚未在快门控APD中进行研究，在快门控APD中已经假定这种效应会减弱。在这里，我们执行的第一个实验，以验证的安全威胁，在GHz门控的自差分APD的信息泄漏的度量提供的逆闪。我们发现，事实上，信息泄漏是低于慢门控检测器的报告，我们表明，其对安全的密钥速率的影响是可以忽略不计的。我们还涉及到的APD暗电流的反闪事件的速率，从而表明它们的起源是在APD的InP倍增区。
2020-06-09 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Compact InGaAs/InP single-photon detector module with ultra-narrowband interference circuits
本文研制了一款尺寸仅为8.8cm*6cm*2cm的紧凑型InGaAs/InP单光子探测器模块，采用超窄带干涉电路消除门控信号电容响应，在1.25GHz时钟下实现了30%探测效率、2.4%后脉冲概率和8E-7暗计数概率，性能媲美分立模块。
2024-01-05 physics.ins-det quant-ph
Derivation of sensitivity of a Geiger mode APDs detector from a given efficiency for QKD experiments
对商用InGaAs栅模雪崩光电二极管单光子接收器的探测灵敏度进行了估算。用于减少暗电流的数字消隐系统（DBS）的安装使得DS与总/总体检测效率（DE）之间存在差异，DS是检测器在其打开栅极/活动状态期间的效率。通过数值模拟，发现记录脉冲之后被DBS消隐的光脉冲的平均数目为0.333。DS估计为0.216，其可用于估计任意光子到达速率和接收器的选通频率的DE。
2009-01-05 quant-ph
Hybrid-Integrated InGaAs/InP SPAD Arrays for Quantum Communications
Toshiba Europe Ltd（东芝欧洲有限公司）；University of Cambridge（剑桥大学）；IQE PLC（IQE股份有限公司）
本文提出了一种混合集成InGaAs/InP SPAD阵列，用于实现高性能的量子通信系统，通过解决高频门控、像素间串扰和波导耦合等关键问题，实现了紧凑且高效的QKD接收器。
2025-12-24 quant-ph
Quantum efficiency measurement of single photon detectors using photon pairs generated in optical fibers
利用脉冲泵浦在色散位移光纤中产生的相关信号光子对和闲频光子对，测量了InGaAs/InP雪崩光电二极管单光子探测器的量子效率。由于光子对的收集效率是正确推导量子效率的关键参数，我们仔细表征收集效率通过研究光子对的泵浦，信号和空闲光子的光谱相关性。这项研究使我们能够获得量子效率的单光子探测器，通过使用不同的带宽的光子对。
2010-07-14 quant-ph
Fully integrated InGaAs/InP single-photon detector module with gigahertz sine wave gating
InGaAs/InP单光子雪崩二极管（SPAD）是实现高速量子密钥分发（QKD）的关键器件。我们首次开发了一种紧凑、稳定且用户友好的桌面InGaAs/InP单光子探测器系统，其工作频率为1.25 GHz，完全集成了控制和优化SPAD性能的功能。我们表征了探测器系统的关键参数，并测试了系统连续运行75小时的长期稳定性。该探测器系统可以大大提高QKD的性能，我们目前的工作为实际的高速QKD应用铺平了道路。
2012-08-01 physics.ins-det quant-ph
Room temperature single-photon detectors for high bit rate quantum key distribution
报道了用于高比特率量子密钥分发（QKD）的通信波长单光子探测器的室温工作。室温操作是使用集成了电子的自差分技术，提高雪崩鉴别灵敏度的基础上InGaAs雪崩光电二极管。尽管使用室温探测器，我们证明了量子密钥分配与记录的安全比特率在一系列的光纤长度（例如1.26 Mbit/s超过50公里）。此外，我们的研究结果表明，在室温下操作的检测器增加了短距离的安全比特率。
2014-02-10 quant-ph
Performance of various quantum key distribution systems using 1.55 um up-conversion single-photon detectors
我们比较了各种量子密钥分发（QKD）系统的性能，使用一种新的单光子探测器，它结合了频率上转换的周期性极化锂（PPLN）波导和硅雪崩光电二极管（APD）。比较是基于安全通信速率作为距离的函数的三个QKD协议：Bennett-Bennard 1984（BB84），Bennett，Bennard和Mermin 1992（BBM 92），和相干差分相移键控（DPSK）。我们表明，上转换检测器允许更高的通信速率和更长的通信距离比常用的InGaAs/InP APD的所有三个QKD协议。
2005-06-13 quant-ph
Photon number resolving detection at telecom wavelength with a charge integration photon detector
利用电荷积分光子探测器（CIPD）实现了在40 Hz读出频率下的多光子鉴别。CIPD由InGaAs pin光电二极管和GaAs结型场效应晶体管组成，作为电荷积分电路中的前置放大器，该电路被冷却到4.2 K以降低热噪声。CIPD（检测器本身）的量子效率对于1530 nm光为80%，并且读出噪声被测量为40 Hz下的0.26个电子。我们可以构造光载流子的泊松分布，其在对应于约3的信噪比的每个光载流子数处具有显著的峰。
2005-12-09 quant-ph
High speed single photon detection in the near-infrared
InGaAs雪崩光电二极管（APD）便于在包括光纤通信波段（1.31/1.55 $μ$ m）的近红外（NIR）中进行单光子检测。然而，为了抑制后脉冲噪声，由于捕获雪崩电荷，他们必须与MHz的重复频率门控，从而严重限制了近红外应用中的计数率。在这里，我们显示了InGaAs-APD的门控频率远远超过1 GHz。使用自差分技术来感测弱得多的雪崩，我们大大减少后脉冲噪声。在1.25 GHz，我们得到的检测效率为10.8%，后脉冲概率为6.16%。此外，该检波器具有低抖动（55 ps）和100 MHz计数率的特点。
2007-07-29 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Efficient single-spatial-mode periodically-poled KTiOPO_4 waveguide source for high-dimensional entanglement-based quantum key distribution
我们证明了在1560 nm的高纯度光子对的产生在一个单一的空间模式从一个极化KTiOPO_4（PPKTP）波导。PPKTP波导源具有近无损的光谱滤波，单模光纤耦合效率约为80%，非常适合于基于高维时间-能量纠缠的量子密钥分发。使用高计数率自差分InGaAs单光子雪崩光电二极管，配置方形或正弦门控，我们实现了> 1 Mbit/s的原始密钥生成，每光子编码3位，并且据我们所知，在不扣除偶然巧合的情况下，报告的最高Franson量子干涉可见度为98.2%。
2012-11-19 quant-ph
Low-angle misorientation dependence of the optical properties of InGaAs/InAlAs quantum wells
研究了InP晶格匹配InGaAs/InAlAs量子阱的低温光致发光线宽与衬底（100）面小角度取向差的关系。量子阱生长在InP衬底上，取向偏离0、0.2、0.4和0.6度;发现0.4度一致地导致最窄峰，从15 nm量子阱发现的最佳光谱纯度为~4.25 meV。从15 nm量子阱的发射宽度被用来优化生长参数。然后生长出厚层的掺硅InGaAs，发现其在低温（77 K）下具有体积效应，电子迁移率高达μ~ 3.5 x 10^4 cm 2/Vs，电子浓度约为1 x 10^16。
2010-04-08 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
1.25 GHz sine wave gating InGaAs/InP single-photon detector with monolithically integrated readout circuit
InGaAs/InP单光子探测器（SPD）是近红外单光子探测的关键器件。门控模式是实现同步单光子探测的有效途径。提高选通频率和减小模块尺寸是这种探测器系统设计的重要挑战。在这里，我们提出了第一次与1.25 GHz的正弦波选通使用单片集成读出电路（MIRC）的InGaAs/InP SPD。MIRC的尺寸为15 mm * 15 mm，实现了高频正弦波门控雪崩提取的小型化。MIRC采用低温共烧陶瓷技术集成低通滤波器和低噪声射频放大器，有效地减小了寄生电容，提取了微弱雪崩信号。在223 K和100 ns的延迟时间下，探测器的光子探测效率为27.5%，暗计数率为1.2 kcps，后脉冲概率为9.1%.利用该MIRC，可以进一步设计实际应用中高度需要的小型化高频SPD模块。
2017-11-08 physics.ins-det physics.optics quant-ph
InGaAs/InP single-photon detectors with 60% detection efficiency at 1550 nm
InGaAs/InP单光子探测器（SPD）在近红外光子计数中有着广泛的应用。光子探测效率（PDE）是SPD表征的最重要参数之一，因此提高PDE在工业发展和学术研究中始终发挥着核心作用。在这里，我们提出了高频门控InGaAs/InP SPD的PDE高达60%，在1550 nm的实现。一方面，我们优化了InGaAs/InP单光子雪崩二极管的结构设计和器件制作，增加了介质金属反射层，使入射光子的吸收效率相对提高了约20%。另一方面，我们开发了一个单片读出电路的弱雪崩提取，以尽量减少寄生电容的抑制后脉冲效应。采用1.25 GHz正弦波选通，优化了选通幅度和工作温度，SPD的PDE达到60%，暗计数率（DCR）为340 kcps。对于实际应用，给定3 kcps DCR作为参考，PDE达到约40% PDE，后脉冲概率为5.5%，这可以显著提高基于近红外SPD的应用的性能。
2020-07-14 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
Single photon source characterization with a superconducting single photon detector
基于纳米图案化氮化铌线的超导单光子探测器（SSPD）提供从可见光波长到红外线的快速、低抖动和低暗计数的单光子计数。我们展示了第一次使用的SSPD，包装在一个商业制冷机，单光子源特性。该源是一个光泵，微腔耦合InGaAs量子点，发射单光子的需求在902 nm。SSPD取代了Hanbury-Brown Twiss干涉仪测量源二阶关联函数g（2）（τ）中的第二个硅雪崩光电二极管（APD）。超导探测器系统的探测效率大于2%（包括耦合损耗）. SSPD系统电子器件抖动为170 ps，而APD单元为550 ps，允许以改进的分辨率测量源自发发射寿命。
2005-11-03 quant-ph
The avalanche delay effect in sine-gated single-photon detector based on InGaAs/InP SPADs
本研究发现基于InGaAs/InP SPAD的正弦门控单光子探测器存在雪崩延迟效应，明确其与后脉冲等已知效应无关、会提升QKD系统误码率，并实验测定了温度等控制参数对该效应的影响。
2023-10-06 physics.ins-det quant-ph
Miniaturized high-frequency sine wave gating InGaAs/InP single-photon detector
高频选通InGaAs/InP单光子探测器（SPD）广泛用于需要在近红外区域中进行单光子探测的应用，例如量子密钥分发。减小SPD的尺寸是实际应用的迫切需要，这有利于进一步实现系统集成。在此，我们将介绍据我们所知最紧凑的高频正弦波选通（SWG）InGaAs/InP SPD。设计并制作了优化半导体结构的InGaAs/InP单光子雪崩二极管（SPAD），并将SPAD芯片和微型热电制冷器封装在尺寸为12.5 mm $\times$ 22 mm $\times$ 10 mm的蝶形封装内。我们实现了SWG SPD的单片读出电路，以取代先前设计的板-水平整合。最后，将SPAD器件、单片读出电路和附属电路集成到一个尺寸为13 cm $\times$ 8 cm $\times$ 4 cm的模块中。与2012年设计的1.25 GHz SWG InGaAs/InP SPD模块（25 cm $\times$ 10 cm $\times$ 33 cm）相比，我们的小型化SPD体积减小了95%。在243K、1.25GHz选通率、100ns延迟时间条件下，探测器的光子探测效率为30%，暗计数率为2.0kcps，后脉冲概率为8.8%。此外，我们进行了一个多星期的稳定性测试，结果表明，小型化的SPD模块的高可靠性。
2018-11-12 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
Fully integrated free-running InGaAs/InP single-photon detector for accurate lidar applications
提出了一种基于InGaAs/InP负反馈雪崩二极管（NFAD）的自由运行单光子探测器（SPD），该探测器可用于精确的激光雷达应用。一个自由活塞斯特林冷却器被用来冷却的NFAD具有很大的温度范围，并在现场可编程门阵列中实现的主动保持电路被应用，以进一步抑制后脉冲的贡献。针对激光雷达的实际应用，对自激SPD的光子探测效率（PDE）、暗计数率（DCR）、后脉冲概率和最大计数率（MCR）等关键参数进行了优化。然后，我们进行了现场实验，使用Mie激光雷达系统与20 kHz的脉冲重复频率之间的自由运行的InGaAs/InP SPD和商业超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的性能进行比较。我们的探测器表现出良好的性能，在50 μs周期内，MCR为1.6Mcps（0.6 μs的延迟时间），PDE为10%，DCR为950 cps，后脉冲概率为18%。这样的性能比具有60%PDE和300cps DCR的SNSPD差。然而，在执行一个特定的算法，我们已经开发的后脉冲和计数率校正，激光雷达系统的性能范围校正信号（Pr 2）的分布，使用我们的SPD同意非常好的结果，使用SNSPD，只有一个相对误差~ 2%。由于InGaAs/InP NFAD具有成本低、尺寸小等优点，为高精度激光雷达应用提供了一种实用的解决方案。
2017-06-09 astro-ph.IM physics.ins-det quant-ph
Quantum random number generator based on quantum tunneling effect
利用电子的量子隧穿效应的内在随机性，提出了一种量子随机数发生器的实验实现方案。我们开发了InGaAs/InP二极管，其价带和导带共享一个准恒定的能量势垒。我们在InGaAs/InP雪崩二极管上施加偏压，使二极管工作在盖革模式下，并以周期脉冲触发隧穿事件。最后，经过数据采集和后处理，我们的量子随机数产生速率达到了8 Mb/s，最终数据通过NIST测试和Diehard测试验证。我们的实验的特点是一个创新的低成本，光子源免费，集成，甚至芯片实现的方法在量子随机数产生。
2017-11-06 quant-ph
Efficiency-Resolved Recovery Dynamics of an Free-Running InGaAs/InP Single Photon Avalanche Detector Operated in Gated Mode
Universidade Federal de São Carlos（圣卡洛斯联邦大学）；Universidade de Brasília（巴西利亚大学）
本研究通过频率扫描与全局拟合，无需脉冲激光或时间数字转换器，提取了门控模式下 InGaAs/InP 单光子探测器的恢复时间常数，发现其随效率线性下降，并解析了电容馈通引起的计数率调制。
2026-09-17 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
Compact and fully functional high-frequency sine wave gating InGaAs/InP single-photon detector module
本文提出最紧凑且全功能的高频正弦波门控InGaAs/InP单光子探测器模块，通过系统级封装技术集成门控电路、雪崩二极管与读出电路，实现40%探测效率与低暗计数率，为高集成近红外探测提供实用方案。
2025-03-06 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Cavity-assisted homodyne detection with a single photodiode
Institute for Applied Physics, Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学应用物理研究所）；Abbe Center of Photonics, Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学阿贝光子学中心）
本文提出腔辅助零差检测方法，可在适中本地振荡器功率下实现近1的信号传输效率，抑制技术本地振荡器边带，解决了高带宽下平衡零差检测的匹配难题。
2026-08-28 quant-ph
A Simple and Robust Balanced Homodyne Detector for High-Repetition-Rate Pulsed Sources
Università degli Studi di Milano（米兰大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所，米兰分部）；Istituto di Fotonica e Nanotecnologie - CNR（光子学与纳米技术研究所-国家研究委员会）
本文设计并实验验证了一种优化用于高重复率脉冲光源的平衡锁频检波器，通过直接放大光电流避免了传统放大器的非线性问题，实现了高线性度和噪声限制的信号方差扩展。
2026-04-08 physics.optics quant-ph
Dark Current and Single Photon Detection by 1550nm Avalanche Photodiodes: Dead Time Corrected Probability Distributions and Entropy Rates
单光子探测器的暗计数率强烈依赖于探测器操作的偏置水平。在弱光源的情况下，例如新型激光器或单光子发射器，由于光源的计数率可以与检测器暗计数的计数率相当。在这种情况下，表征的统计特性的暗计数是必要的。通常假设暗计数遵循统计独立于入射光子计数的泊松过程。这种假设必须验证特定类型的光电探测器。在这项工作中，我们专注于1550 nm的单光子雪崩光电二极管（SPAD）。对于所使用的InGaAs探测器，我们发现，由于存在死区时间和后脉冲的差异增加的偏压水平，测量的分布往往显着不同于泊松。当增加死区时间以消除后脉冲的影响时，有必要针对死区时间的影响来校正测量的分布。为此，我们应用迭代算法，以消除死区时间的影响，从概率分布的暗计数，以及从外部弱激光源（已知为泊松）的光的情况下，检测到一起的暗计数。我们相信这是第一个实例的全面应用，该算法的实际数据，并发现校正后的概率分布是泊松分布在这两种情况下。我们还使用Grassberger-Procaccia算法来估计暗计数过程的熵产生率，该算法提供了表征暗计数之间的时间相关性以及分布形状的单一度量。因此，我们已经开发了一个系统的程序，以1550 nm SPAD的数据，并获得准确的光计数统计，以检查新的光源。
2022-10-04 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Compact free-running InGaAs/InP single-photon detector with 40% detection efficiency and 2.3 kcps dark count rate
本文提出一种紧凑型四通道自由运行InGaAs/InP单光子探测器，通过结构优化NFAD器件与热声制冷机温控及专用读出电路，在1550nm下实现40%探测效率与2.3kcps暗计数率，为实际应用提供理想方案。
2023-10-26 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Compact and lightweight 1.5 μm lidar with a multi-mode fiber coupling free-running InGaAs/InP single-photon detector
提出了一种小型、轻便的1.5 μm激光雷达，采用多模光纤（MMF）耦合InGaAs/InP负反馈雪崩二极管作为单光子探测器。SPD的最终光检测灵敏度大大降低了激光器的功率要求，而由于MMF耦合而提高的收集效率显著降低了望远镜的体积和重量。针对SPD和掺铒光纤放大器引起的误差，提出了一种具体的校正算法，以提取准确的后向散射信号。我们还进行了比较单模光纤（SMF）耦合和MMF耦合的激光雷达接收机，结果表明，与SMF耦合的收集效率是5倍。为了验证该系统的功能，我们使用激光雷达系统进行云检测的应用。激光雷达系统具有探测12公里高度的云底高度和多层云厚度的能力，时间分辨率为1秒，空间分辨率为15米。由于体积小、重量轻的优点，我们的激光雷达系统可以安装在无人机上，在实践中得到广泛的应用。
2018-10-11 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
Microwave power harvesting using resonator-coupled double quantum dot photodiode
本文提出一种谐振腔耦合双量子点光电二极管，在1飞瓦输入功率下实现单微波光子到电子的转换，最大功率收集效率达2%，并揭示热力学在单光子能量转换中的关键作用。
2024-02-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Improved Cryogenic Photodiode Optical Biasing for Low-Noise and Low-Jitter Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors
State Key Laboratory of Materials for Integrated Circuits, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology (SIMIT), Chinese Academy of Sciences (CAS)（集成电路材料重点实验室，中国科学院上海微系统与信息技术研究所）；Shanghai Key Laboratory of Superconductor Integrated Circuit Technology, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology (SIMIT), Chinese Academy of Sciences（超导集成电路技术上海市重点实验室，中国科学院上海微系统与信息技术研究所）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电工程学院）；State Key Laboratory of Analog and Mixed-Signal VLSI, Institute of Microelectronics, and FST ECE, University of Macau（模拟与混合信号超大规模集成电路国家重点实验室，澳门大学微电子研究所及理学院电子计算机工程）
提出利用低温InGaAs-InP光电二极管作为本地偏置源，通过屏蔽杂散光子实现超低暗计数率1e-4 cps，系统探测效率80.7%，时序抖动57.5 ps，为传统电偏置提供低噪声低抖动替代方案。
2026-06-16 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
A graphical presentation of signal delays in the datasets of Weihs et al
在来自Weihs等人的实验的数据集中雪崩光电二极管事件的时序的图形表示。[Phys. Rev. Lett. 81，5039（1998）]表明了两种类型的信号延迟的存在：（1）对于一对横向电光调制器的输入的快速切换的引入导致对于一部分重合的雪崩光电二极管事件的大约20纳秒的延迟;这种效应先前已经被注意到，但是如这里所考虑的数据提出了不同的原因。(2)存在依赖于事件发生在哪个雪崩光电二极管中的延迟;这种效应之前也已经注意到，即使只有当雪崩光电二极管事件之间的相对时间差接近时间戳的所述0.5纳秒精度时才非常明显（但由于75皮秒分辨率，它是可识别的）。第二个效应的原因是四个雪崩光电二极管的信号延迟之间的差异，可以通过简单的局部调整进行校正（对Bell-CHSH不等式的违反程度几乎没有影响）。
2012-07-24 physics.ins-det quant-ph
Fiber-assisted detection with photon number resolution
我们报告的光子数分辨探测器的光纤设置和一对标准的雪崩光电二极管的基础上的发展。该探测器能够分辨单个光子数，并根据众所周知的原理进行操作，通过该原理，单模输入状态被分成大量（八个）输出模式。我们重建的光子统计弱相干输入光的实验数据，并表明，有一个很高的概率推断输入光子数从测量的检测事件的数量在一个单一的运行。
2003-05-30 quant-ph
A minimalist self-differencing gating scheme for dead-time-free single-photon avalanche diodes at high repetition rate
提出一种基于自差分技术的简化正弦波门控SPAD方案，实现100 MHz高重复率下无死时间运行，具有实现简单、偏置控制精确和信噪比高的优点。
2025-09-26 physics.ins-det quant-ph
Backflash light characterization to prevent QKD zero-error hacking
单光子雪崩二极管（SPAD）是量子密钥分发（QKD）应用中最商业化的单光子计数解决方案。然而，在光子检测期间由载流子的雪崩引起的二次光子发射可以被窃听者利用来获得信息，而不会在传输密钥中造成错误。在本文中，我们在门控InGaAs/InP SPAD的背闪光，其光谱和时间特性的不同探测器模型和不同的操作参数。我们定性地限制了由于逆闪光导致的最大信息泄漏，并提出了解决方案。
2016-05-18 quant-ph
