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
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
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
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
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
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
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
Free-running InGaAs/InP Avalanche Photodiode with Active Quenching for Single Photon Counting at Telecom Wavelengths
我们提出了一个InGaAs/InP雪崩光电二极管与ASIC（专用集成电路），是能够在门控和自由运行模式下工作的有源猝灭电路。1.6mm2 ASIC芯片采用CMOS（互补金属氧化物半导体）技术制造，保证长期稳定性，可靠性和紧凑性。在自由运行模式下，我们发现单光子探测效率为10%，噪声<2kHz。
2008-01-25 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
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
Comprehensive Characterization of InGaAs/InP Avalanche Photodiodes at 1550 nm with an Active Quenching ASIC
我们提出了一个主动淬火专用集成电路（ASIC），用于与InGaAs/InP雪崩光电二极管（APD），1550 nm的单光子探测。为了评估其性能，我们首先将其操作与标准淬火电子设备进行比较。然后，我们使用ASIC测试4个InGaAs/InP APD，在自由运行和门控模式下工作，以研究更一般的行为。我们不仅研究了不同工作条件下的标准参数，而且还研究了电荷持续时间和猝灭时间等参数。我们也使用多重捕获模型来解释门控模式中的后脉冲行为，并进一步提出一个模型来考虑自由运行模式中的后脉冲效应。我们的研究结果清楚地表明，具有片上猝灭电路的APD的性能明显优于传统的猝灭电子器件，并使其适合于实际应用，例如，量子密码学
2008-12-15 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
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
Highly Nondegenerate Entangled Photon Source for Fiber-Based Quantum Key Distribution
本研究提出一种高非退相干纠缠光子源，通过交叉晶体配置实现680nm和1550nm波长的光子对生成，为光纤量子密钥分发和长距离量子网络提供高效解决方案。
2025-12-12 quant-ph
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
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
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
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
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
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
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
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
Number-State Reconstruction with a Single Single-Photon Avalanche Detector
本研究提出一种仅用单个市售单光子雪崩探测器（SPAD）的光子数态重构方法，结合参数可测的探测器模型与最大似然技术，在多类光脉冲场景下实现高精度重构，拓展了单光子探测器的应用能力。
2024-04-12 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
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
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
Room Temperature Single Photon Detection at 1550 nm using van der Waals Heterojunction
针对现有1550 nm单光子探测器需低温或效率低、暗计数高等问题，本研究耦合黑磷吸收体与范德华探针，实现了室温下1550 nm工作的高性能单光子探测器。
2025-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-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
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
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
Simulation of Silicon Waveguide Single-Photon Avalanche Detectors for Integrated Quantum Photonics
集成量子光子学允许开发和实现芯片级器件，被认为是实现可扩展量子网络方案的关键技术。然而，许多最先进的集成量子光子学演示仍然需要将光耦合到外部光电探测器。片上硅单光子雪崩二极管（SPAD）提供了一种可行的解决方案，因为它们可以与光子组件无缝集成，并在热电冷却可实现的温度下以高效率和低暗计数运行。此外，它们在LIDAR和低光成像等应用中也很有用。在本文中，我们报告的硅波导为基础的SPAD的设计和模拟的硅绝缘体上的平台，为可见光波长，专注于两个器件家族具有不同的掺杂配置：p-n+和p-i-n+。通过二维蒙特卡罗方法模拟雪崩过程，计算了输入波长为640 nm时的光子探测效率（PDE）和时间抖动，以及243 K和300 K时的暗计数率（DCR）。对于我们的模拟参数，最佳p-i-n+ SPAD显示出最佳的器件性能，在反向偏置电压为31.5 V时，饱和PDE为52.4 +/- 0.6%，半高全宽（FWHM）定时抖动为10 ps，在243 K时，DCR < 5计数每秒。
2019-05-07 physics.ins-det physics.optics quant-ph
A single photoelectron transistor for quantum optical communications
单个光电子可以被捕获，并且其光电电荷可以由晶体管中的源极/漏极沟道检测。这种晶体管光电探测器可以用于标记量子中继器中光子的安全到达。电子陷阱可以被光电离，并重复重置，以获得连续的单个光子。这种单光电子晶体管（SPT）工作在λ = 1.3 μ m的远程通信波段，通过使用窗口栅双量子阱InGaAs/InAlAs/InP异质结构，被设计为提供近零的电子g因子证明。g因子工程允许将光子的极化转换为电子自旋极化的选择规则。光电荷的安全到达将触发传送算法的开始。
2002-09-02 quant-ph
Integrated Telecom Wavelength Heralded Single-Photon Source based on GHz gated detectors
University of Geneva（日内瓦大学）；EPFL（洛桑联邦理工学院）；Universidade de Vigo（维戈大学）
本文提出一种简单灵活的 heralded 单光子源方案，利用高频门控探测器实现高光谱纯度的电信波长单光子源，可适应其他波长和带宽范围。
2025-09-19 quant-ph
An Ultra-Low Noise Telecom Wavelength Free Running Single Photon Detector Using Negative Feedback Avalanche Diode
在1550 nm波长范围内实现真正的自由运行单光子探测器，同时具有高探测效率（DE），低暗噪声和良好的时间分辨率，这是具有挑战性的。我们报告了一种新的读出系统的信号从负反馈雪崩二极管（NFAD），它允许这些设备在193 K的温度下，并在非常低的暗计数（~100 CPS），良好的时间抖动（~30 ps），良好的DE（~10%）的结果有用的操作。利用弱相干光脉冲（WCP）产生的光子和自发参量下转换（SPDC）产生的光子对，用时间相关方法对两个NFAD进行了表征。这两种类型的光子源的推断探测器效率彼此一致。器件的最佳噪声等效功率估计为8.1 × 10^（-18）W Hz^（-1/2），比典型InP/InGaAs SPAD在自激模式下的噪声等效功率高10倍以上。后脉冲的概率被发现是小于0.1%每纳秒在优化的工作点。此外，我们研究了使用这些检测器的基于纠缠的量子密钥分发（QKD）的性能，并开发了一个模型的量子误码率（QBER），其中包括后脉冲系数。我们通过实验验证了使用这些NFAD在400 km的电信光纤上实现QKD是可行的。我们的NFAD光子探测器系统非常简单，非常适合需要超低噪声和自由运行操作的单光子应用，并且可以容忍一些后脉冲。
2012-05-31 physics.ins-det quant-ph
32 Bin Near-Infrared Time-Multiplexing Detector with Attojoule Single-Shot Energy Resolution
我们提出了两种实现的光子计数时间复用探测器的近红外波长，基于Peltier冷却的InGaAs/InP雪崩光电二极管（APD）。第一实施方式是出于仅使用商业上可获得的组件的实际考虑。它具有16个仓，脉冲重复率高达22 kHz，适用脉冲宽度高达100 ns。第二种实现方式是基于快速选通检测器，允许空载时间低于10 ns。这允许实现高动态范围32仓检测器，能够处理高达6 MHz的脉冲重复率，脉冲宽度高达200 ps。在16.5%的检测效率的检测器响应的分析，揭示了阿焦耳水平上的单次能量分辨率。
2010-06-07 physics.ins-det quant-ph
Monolithic Integration of a Quantum Emitter with a Compact On-chip Beam-splitter
集成量子光学电路的基本组件是在单光子水平上操作的片上分束器。在这里，我们展示了单片集成的按需量子发射器的形式，一个单一的自组装InGaAs量子点（QD）与紧凑的（>10 μ m），空气包层，独立的定向耦合器作为反聚束光的分束器。通过使用嵌入在装置的输入臂之一中的QD发射的单光子来测试装置。我们通过进行Hanbury Brown-Twiss（HBT）测量验证了QD信号的单光子性质，并通过对来自定向耦合器的单独输出端口的信号进行互相关来证明单光子束分裂。
2014-06-04 physics.optics quant-ph
Absolute calibration of fiber-coupled single-photon detector
本文提出一种基于EDFA辐射计和超稳定自发辐射源的单光子探测器效率绝对校准方法，无需校准器件即可实现优于1%的精度，并经独立计量比对验证。
2014-04-14 physics.ins-det 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
Miniaturized time-correlated single-photon counting module for time-of-flight non-line-of-sight imaging applications
针对飞行时间非视距成像系统小型化的实际需求，研发了一款四通道小型化时间相关单光子计数模块，搭配InGaAs/InP单光子探测器可在5 m成像距离下实现厘米级的三维成像分辨率。
2024-03-09 physics.ins-det physics.optics 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
