近红外探测器特性研究

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中文摘要：雪崩光电二极管作为传统的单光子探测器对于弱光检测有很高的灵敏度，一直被应用于科学研究和工程应用的最前沿。近年来，随着工艺水平的提高和科学技术的发展，对传统单光子探测器的性能要求也不断的提高。尤其是以量子密钥分发系统为代表的量子信息技术的快速发展，使得传统的单光子探测器不能满足要求。现阶段，单光子探测器在精密分析，生物，大气，天文，空间科学，量子信息等方面有着极为广泛的应用，最近一些科学家还用单光子探测器来探测分布式光纤温度传感器。为了各领域对单光子探测器的需求，国内外的研究人员都在不断的改良传统单光子探测器，同时也在努力探索更高效的单光子探测技术。本论文首先介绍了课题的研究背景和单光子探测器发展现状。文中工作在盖革模式下的单光子探测器采用反馈门控方式抑制后脉冲效应并利用交流耦合的方式提供门控脉冲信号，除此之外，利用延时鉴别和边缘锁存法提取雪崩信号，这种方法可以有效地抑制尖脉冲干扰。半导体制冷系统基于帕尔贴效应，可以将温度控制在-65℃。经实验测试，该单光子探测器在时钟频率为10MHz，制冷温度-65℃，门控脉冲宽度为5ns时，通过比较不同偏置电压时的信噪比，得出最佳工作点的增量偏压为1.8V，此时的量子效率约为20.42％，暗计数率约为5×10-6/ns，信噪比约为27dB。针对实验结果，讨论雪崩二极管两端的增量偏压与暗计数率及量子效率之间的关系，另外也讨论了温度对单光子探测器各个性能参数的影响。本文还对介绍了单光子探测器和PC机的串口通信程序，该程序用Java语言编写，能够实现良好通信。

作者：

张小蒙

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关键词：

近红外探测器半导体制冷系统串口通信温度控制交流耦合

授予学位：

硕士

学科专业：

光学

导师：

张茹

学位年度：

2014

学位授予单位：

北京邮电大学

语种：

中文

中图分类号：