《基於InGaAs/InP APD的高速近紅外單光子探測系統研究》是依託中國科學技術大學，由張軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於InGaAs/InP APD的高速近紅外單光子探測系統研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張軍
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
基於InGaAs/InP雪崩光電二極體的單光子探測系統是進行近紅外波段弱光探測的主要選擇，在許多領域中得到了廣泛的套用，尤其是量子密碼和量子通信系統中的關鍵性器件。然而由於技術上的限制，採用傳統方法的單光子探測系統計數率僅在幾百kHz，這已經嚴重限制量子通信系統性能提升比如安全距離、最終密鑰率等。因此，研發高速高計數率的InGaAs/InP單光子探測系統刻不容緩，這是目前量子通信領域激烈國際競爭的技術制高點。高速單光子探測研究中一個需要解決的關鍵科學問題是如何在有效抑制afterpulse效應的同時能夠有效提取微弱雪崩信號。在本項目我們將從理論和實驗上研究高速門控的機理，採用正弦門控與濾波技術實現高速單光子探測，在此基礎上研製出集成化、小型化GHz頻率的InGaAs/InP單光子探測系統原型樣機，為未來研發下一代高速量子通信系統奠定堅實的技術基礎。
結題摘要
單光子探測器是進行超微弱光探測所必不可少的工具。在量子通信系統中，單光子探測器的工作頻率直接決定了量子通信的通信速率和通信距離。在本項目的支持下，通過對單光子雪崩光電二極體雪崩過程中載流子動力學等機理的研究，發展正弦門控、集成濾波、後脈衝機率精確標定等核心技術，成功研製出國際上首個全集成1.25 GHz InGaAs/InP單光子探測器，圓滿完成項目的研究目標。隨後進一步研製出集成化四通道1.25 GHz門控單光子探測器。該探測器可以大幅提升現有量子通信系統的性能。 2016年，共有580台基於高速門控技術的單光子探測器在國家量子保密通信“京滬幹線”技術驗證及套用示範項目中得到部署，是迄今為止國際上唯一規模化套用於量子通信網路的單光子探測器。此外，本項目的高速單光子探測技術也在量子雷達、量子隨機數發生器等領域得到了套用。 在本項目的執行期間，共在國際知名期刊如Light: Science & Applications、Optica、Applied Physics Letters、Review of Scientific Instruments發表與項目研究目標相關的SCI論文8篇，其中6篇項目負責人為通訊作者。共授權/受理髮明專利5項，項目負責人均為第一發明人。
