1 中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室，北京 100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院，北京 100049
3 中国科学院大学 电子电器与通信工程学院，北京 100049
在越来越多的光子计数应用中，用于近红外光波长领域的单光子探测器受到广泛关注。例如在量子信息处理、量子通信、3D激光测距（LiDAR）、时间分辨光谱等光子计数应用领域。文中设计并展示了用于探测1 550 nm波长光子的InGaAs/InP单光子雪崩二极管（SPAD）。这种SPAD 采用分离吸收、过渡、电荷和倍增区域结构 (SAGCM)，在盖革模下工作时具有单光子灵敏度。SPAD的特性包括随温度范围223~293 K变化的击穿电压、暗计数率、单光子检测效率和后脉冲概率。25 μm 直径的 SPAD 显示出一定的温度相关性，击穿电压随温度的变化率约为100 mV/K。当SPAD在盖革模式下温度为223 K工作时，在暗计数率为4.1 kHz，后脉冲概率为3.29%的基础上，对1 550 nm光子实现了21%的单光子探测效率。文中还分析和讨论了SPAD温度相关性的单光子探测效率、暗计数率和后脉冲概率的来源和物理机制。这些机制分析、讨论和计算可以为SPAD的设计和制备提供更多的理论支持和依据。
单光子探测器 温度相关性 光子探测效率 暗计数率 后脉冲概率 single-photon detector temperature dependency photon detection efficiency dark count rate after pulse probability 红外与激光工程
2021, 50(11): 20210453
上海工程技术大学 机械与汽车工程学院,上海 201620
为了能够准确地反映出激光雷达接收的光信号, 需要对其使用的光电倍增管的后脉冲特性进行校正和标定。采用后脉冲概率分布函数分别对波长为486nm和532nm的机载海洋激光雷达测深数据进行理论分析和实验验证, 并将校正结果与蒙特卡洛仿真模拟得到的数据进行比较。结果表明, 利用后脉冲概率分布函数校正后的数据与蒙特卡洛仿真模拟得到的数据相关性分别高达0.9689(486nm), 0.8648(532nm), 校正后的数据与校正前相比分别去除了约98m(486nm)和33m(532nm)的假信号, 有效地提高了海洋激光雷达测量的准确度。该研究对于准确测量海洋深度、海底地貌特征等海洋特性有一定的推动作用。
探测器 后脉冲校正 后脉冲概率分布 光电倍增管 detectors afterpulse correction probability distribution of afterpulse photomultiplier tube
基于吸收区倍增区分置(SAM)结构研制了一种用于单光子探测的平面型InGaAs/InP盖革模式雪崩光电二极管(APD).着重讨论了边缘击穿抑制效果对器件暗计数率、单光子探测效率,以及后脉冲概率等主要盖革模式性能参数的影响,并对其原因进行了探讨与分析.研究结果表明,有效抑制边缘击穿是获得高性能InGaAs/InP平面型盖革模式雪崩光电二极管的关键因素之一,受边缘击穿抑制效果影响,探测效率随过偏压增速缓慢,而当过偏压达到一定值时,暗计数率与后脉冲概率成倍增加.
盖革模式 边缘击穿抑制 暗计数率 探测效率 后脉冲概率 过偏压 Geiger mode SAM SAM edge breakdown suppression dark count rate single photon detection efficiency afterpulsing overbias
