单光子同步探测中的后脉冲特性分析

单光子同步探测中的后脉冲特性分析作者：冯晓霞，黄涛，董双丽，肖连团，贾锁堂，FENGXiaoxia，HUANGTao，DONGShuangli，XIAOLiantuan，JIASuotang作者单位：山西大学,物理电子工程学院量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西,太原,030006刊名：测试技术学报英文刊名：JOURNALOFTESTANDMEASUREMENTTECHNOLOGY年，卷(期)：2008，22(6)被引用次数：0次参考文献(14条)1.GomezE.BaumerF.LangeADLifetimemeasurementofthe6slevelofrubidium20052.WaksE.InoueK.SantoriCSecurecommunication:Quantumcryptographywithaphotonturnstile20023.XuanQD.AlleaumeR.XiaoLIntensitynoisemeasurementofstronglyattenuatedlaserdiodepulsesinthetimedomain20064.HuangT.DongS.GuoXSignal-to-noiseratioimprovementofphotoncountingusingwavelengthmodulationspectroscopy20065.DongS.HuangT.LiuYFastrecognizesinglemoleculesbasedonsingleeventphotonstatistics20076.BrownRGW.RidleyKD.RarityJGCharacterizationofsiliconavalanchephotodiodesforphotoncorrelationmeasurements.I.Passivequenching19867.RarityJG.WallTE.RidleyKDSingle-photoncountingforthe1300～1600nmrangebyuseofpeltiercooledandpassivelyquenchedInGaAsavalanchephotodiodes20008.王俊.刘源.董双丽基于光电双开关的单光子同步探测[期刊论文]-光子学报2008(03)9.GramschE.AvilaREPerformanceofanovelplanar-processedavalanchephotodiodeforlightandX-raydetection200310.ZappaF.LacaitaAL.CovaSDSolid-statesingle-photondetectors199611.BudeJHot-carrierluminescenceinSi1992(11)12.DravinsD.FariaD.NilssonBAvalanchediodesasphoton-countingdetectorsinastronomicalphotometry200013.SpinelliaA.DavisLM.DautetHActivelyquenchedsingle-photonavalanchediodeforhighrepetitionratetimegatedphotoncounting1996(01)14.UluGInfluenceofhot-carrierluminescencefromavalanchephotodiodesontime-correlatedphotondetection2000(10)相似文献(8条)1.期刊论文郭治宏.肖连团.GuoZhi-hong.XiaoLian-tuan后脉冲概率的统计测量-山西电子技术2007(3)在对单光子探测过程中后脉冲现象进行理论分析的基础上,通过实验对后脉冲概率进行了统计测量,这种方法与其它方法的不同之处在于不需要更多的实验仪器,而测量得到的实验结果与其他实验方法的不同.这里对实验条件的确定进行了分析和讨论.2.学位论文郭旭进光子计数中后脉冲概率的测量与修正2006近年来，随着量子信息学科的发展，单光子探测技术在量子保密通讯、分子荧光寿命测量、单光子源制备、高分辨率的光谱测量、大气污染监测等领域有着广泛的应用。这种工作于盖革模式的单光子探测器在对应没有光子入射时，仍然会产生一定数量的计数，严重影响着光子计数测量，通常这些计数是由暗计数和后脉冲引起的。本论文的主要研究内容有：(1)光子统计法测量脉冲光产生的后脉冲概率在实验中我们采用分析单光子探测器输出脉冲的统计分布的方法来测量单光子探测器的后脉冲概率，测量得到的实验结果是光电探测器的后脉冲概率为0.36％，介于时间分辨光谱技术测量后脉冲的概率4％与该探测器标定的结果3％之间。(2)时间分辨光谱技术测量单光子探测器的后脉冲概率使用开始-停止的时间分辨技术测量单光子探测器的后脉冲概率，同时对于开始-停止技术及暗计数引起的测量结果畸变给出了修正公式。测量结果显示，后脉冲概率主要受两个俘获能级的影响；其能级寿命分别为503ns和33ns，提出选择合适的采样门宽度可以有效减小后脉冲对于光子计数测量的影响。3.期刊论文朱巧玲.陈根祥.ZHUQiaoling.CHENGenxiang光纤偏振模色散和偏振相关损耗对超短光脉冲传输的影响-激光与光电子学进展2006,43(5)采用琼斯矩阵与随机耦合的波片模型(Monte-Carlo)方法相结合研究了在偏振模色散(PMD)和偏振相关损耗(PDL)共同作用下,超短光脉冲经光纤传输后脉冲被展宽的统计特性.结果表明,通过与偏振模色散的相互作用,偏振相关损耗可以引起光脉冲的压缩效应,同时脉冲展宽和压缩的概率密度分布与光纤偏振模色散及偏振相关损耗的相对数值存在十分密切的关系.在偏振模色散为0.05ps/km1/2,光纤长度为75km的情况下,当偏振相关损耗均值从0.07dB/kn增加到0.49dB/km时,光脉冲被压缩的概率从4.3%增大到92.9%.无论何种情况下,脉冲压缩和展宽的概率密度均可用瑞利-麦克斯韦分布函数进行描述.4.期刊论文乔晓林.权光日.黄博.居秋明.毛兴鹏.QIAOXiao-lin.QUANGuang-ri.HUANGBo.JUQiu-ming.MAOXing-peng一种雷达脉冲重复周期的折叠算法-哈尔滨工业大学学报2007,39(11)雷达信号的脉冲重复周期是侦察机系统识别辐射源的重要参数之一,指出了普遍使用的同步法在计算重复周期过程中出现的问题,对处理复杂电子信号环境时经常出现倍周期现象给出了合理解释.提出一种新的重频计算算法--折线重频算法,该算法的基本思想是在多个辐射源的脉冲序列中任意选定一个中点附近的脉冲P,以P为中心点折叠,那么包含P脉冲的辐射源的脉冲,将以P为对称点前后脉冲点重合,但其他辐射源的脉冲之间不会重合,所以包含P脉冲的辐射源能够分离.实验结果表明该算法在几十个辐射源的复杂信号环境中以较高概率正确计算出每个辐射源的重复周期,明显优于同步法.5.学位论文王金东高效量子密钥分配系统与技术研究2009保密通信历来受到军事、外交、商业等领域的广泛重视，是一种对信息形式进行加密变换以隐蔽信息内容的通信方式。中国的西周时期和公元前的古罗马帝国均有保密通信的应用记载。电信技术大发展，触发了保密通信大革命，基于数学运算复杂度的私钥和公钥密码体制发展成为目前应用最为广泛的保密通信方式。但是，随着计算技术的不断发展，公钥和私钥密码体制受到了严重威胁。量子保密通信利用物理学的基本原理提出了利用单量子态进行密钥的传输，并将这种密钥分配方式和保密通信领域中唯一被证明是安全的等长度的一次一密密码体制相结合，为保密通信领域提供了一种可行的，理论上被证明绝对安全的通信方式。量子力学的测不准原理和未知量子态不可克隆原理保证了单量子态用于密钥分配的理论安全性，自量子密钥分配的概念被提出以来，在短短二十多年的时间中，该领域的理论、实验以及相关技术都取得了显著的进展，其广泛的应用前景受到了包括军事、商业、外交、金融等各领域的普遍重视。量子密钥分配已经从理论和实验上得到证明，但是对于实际应用，仍然面临着码率低和由于技术上的不完善而受到攻击的危险。因此，本博士论文致力于完善量子保密通信系统的理论与技术基础的研究。在这篇论文中，围绕如何建立高效的量子密钥分配系统进行了系统的研究，主要包含以下内容：br　　1，通过总结和分析单光子共享多光学模式的W态的概念与制备和测量方法，提出了W态的制备和测量规律在量子密钥分配系统中的应用。W态的制备与测量存在和量子密钥分配系统物理模型很相似的规律，如在不同的测量条件下，纠缠态测量事件的不确定性和干涉对比度区别很大，平均光子数将在一定程度上影响测量结果，我们可以根据这些规律对量子密钥分配的协议进行仔细研究，以期获得更好的系统性能。br　　2，目前量子密钥分配系统主要存在的问题是码率较低的问题，除了影响最大且被普遍关注的传输信道损耗外，量子密钥分配的协议损耗也一直是该领域被普遍研究的问题，它造成了密钥信息在协议层次上的丢失。br　　基于W态的测量规律，发现有高码率应用前景的差分相位编码协议总是有信息丢失的基本原因，而部分光子概率幅脉冲的丢失造成了对于Alice制备的W态测量时的不完善性，W态的测量规律决定了系统具有较低的干涉对比度，因此具有较低的密钥生成效率，为了构建完善的W态的测量条件，本章提出并构建了一种可选择时延单元，由此证明差分相位编码分配方案中通过测量条件的改进得到了W态的完全叠加测量，获得了理想的干涉对比度，实现了100％的密钥生成效率，传统差分相位编码的协议损耗被完全消除。并具体针对光纤和自由空间传输，分别提出了两种新的实现方案，利用该方案，在保证安全性的基础上，可以将系统中光子利用率提高到100％。br　　在消除协议损耗的研究中，我们还发现，1比特/1光子的限制可以突破。我们将偏振信息和差分相位信息同时调制在单光子上，证明可以得到平均每光子7/6比特信息的传输，并对这种协议的安全性给出了初步的证明。br　　3，我们搭建了一套自由空间差分相位编码系统，并取得了较好的实验结果。该系统利用自制偏振型强度调制器产生一列偏振相干脉冲串作为差分相位编码系统的光源，在Bob端采用F-M干涉仪的方法进行差分相位检测。系统采用自制的嵌入式控制系统进行了实验室的通信实验，获得了通信双方的密码表，误码率小于6％。br　　4，相位编码量子密钥分配系统的稳定性是影响该技术实际应用的重要技术问题，该问题也一定程度造成了密钥信息的丢失。我们对干涉环受到外界影响引起相位漂移的主动补偿方式进行了深入研究，提出了利用五点法快速扫描方式来获取实时相位工作点，并在此基础上，提出利用单点扫描跟踪方式进行相位工作点的跟踪和主动补偿，有效地提高了系统的长期稳定性和密钥信息占空比。br　　5，红外通信波段的单光子探测技术目前成为影响量子保密通信技术得以应用的重要瓶颈技术之一。普遍用于该波段的探测器是基于雪崩光电二极管的盖革工作模式，较高的后脉冲严重影响了单光子探测器的工作频率，目前的频率一般在兆赫兹的数量级。我们将传输线上的瞬态过程产生超短电脉冲的技术与雪崩光电二极管的单光子探测应用联系起来，提出了利用传输线上的瞬态过程进行雪崩光电二极管雪崩抑制的技术方案，这种方案的特点是抑制过程非常快，并同时具有较短的死时间，这个特点可以有助于提高单光子探测器的探测速率，并可有效降低后脉冲，减小误码率。6.期刊论文薛嵘.XUERongStein神经元模型在共同的随机输入下的同步性-复旦学报（自然科学版）2008,47(2)主要证明了脉冲幅度与神经元状态有关的Stein模型都能够使两个初始膜电位不同的神经元以概率1达到同步发放.这一结论可以推广到多个初始膜电位不同的神经元.但同步发放的时间没有上限,目前只能给出一个粗略的方法,估计出同步概率在α%(0α100)以上的同步时间.最后,脉冲幅