高速近红外1550nm单光子探测器[1]

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1、第41卷第2期红外与激光工程2012年2月Vol.41No.2InfraredandLaserEngineeringFeb.2012高速近红外1550nm单光子探测器1,22222杨皓，王超，孙志斌，王迪，翟光杰(1.中国船舰研究设计中心，湖北武汉430064；2.中国科学院空间科学与应用研究中心，北京100190)摘要：高速近红外1550nm单光子探测器采用半导体制冷和热管风冷混合技术，雪崩二极管工作于盖革模式下，使用交流耦合方式提供门脉冲信号，通过延迟补偿和采样边沿锁存方式消除尖脉冲干扰，采用反馈门控减小后脉冲的影响。采用了ECL(EmitterCoupleLogic)与TTL

2、(Transistor-TransistorLogic)混合电子技术提高单光子探测系统的运行频率，其频率可大于10MHz；另外，通过对雪崩信号的放大来提高信号的动态范围，进一步优化探测器的性能。实验测试与分析表明，探测器在时钟频率10MHz、温度-62℃、门脉冲宽度8ns的条件下的最优性能参数为：量子探测效率12.8%，暗计数率-6-1-191/23.76×10ns，噪声等效功率8.68×10W/Hz。关键词：单光子探测；半导体制冷；雪崩二极管；盖革模式；门控中图分类号：O439；TP11文献标志码：A文章编号：1007-2276(2012)02-0325-05Highspeeds

3、ingle-photondetectorat1550nmwavelength1,22222YangHao,WangChao,SunZhibin,WangDi,ZhaiGuangjie(1.ChinaShipDevelopmentandDesignCenter,Wuhan430064,China;2.CenterforSpaceScienceandAppliedResearch,ChineseAcademyofSciences,Beijing100190，China)Abstract:AsinglephotondetectoroperatingintheGeigermodewasco

4、oledtoamoderatetemperaturebyusingPeltiercoolingandheatpipetechnology,andagatepulsesignalwascoupledtotheavalanchediodebyacapacity.Amoderatedelayandedgetriggerflipflopwereusedtoavoidthepositiveandnegativetransientpulsesfrominfluencingthedetectionoftruephotonavalanche,adeadtimemodulationfeedbackc

5、ontrolcircuitwasusedtodecreasetheafter-pulsing,andtheworkingfrequencyofthedetectorwasimprovedbyECL(EmitterCoupleLogic)andTTL(Transistor-TransistorLogic)technologieswhichwasgreatlylargerthan10MHz.Inaddition,thesignaldynamicrangewasimprovedthroughamplifyingavalanchesignalandthedetectorperformanc

6、ewasfurtheroptimized.Ontheconditionthatthetemperatureis-62℃,theminimumgatepulsewidthis8ns,andtheclockfrequencyis10MHz,itisfoundthatatthe-6-1optimumoperationpointthequantumefficiencyisabout12.8%,thedarkcountrateis3.76×10nsand-191/2thenoise-equivalentpoweris8.68×10W/Hzfromtheperformancetestandan

7、alysis.Keywords:single-photondetection;semiconductorcooling;avalanchephotodiode;geigermode;gatecontrol收稿日期：2011-06-22；修订日期：2011-07-19基金项目：国家自然科学青年科学基金(40804032)作者简介：杨皓(1984-)，男，博士生，主要从事光电探测方面的研究工作。Email:yanghao@cssar.ac.cn导师简介：孙志斌(1978-