单光子同步探测中的后脉冲特性分析.pdfVIP

2008年 第22卷 第6期 测 试 技 术 学 报 VoI．22 No．6 2008 (总第72期) JOURNALOFTESTANDMEASUREMENTTECHNOLOGY (Sum NO．72) 文章编号 ：1671—7449(2008)06—0494—05 单光子同步探测中的后脉冲特性分析 冯晓霞。黄 涛，董双丽 ，肖连 团，贾锁堂 (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) 摘 要 ： 本文对单光子探测过程 中后脉冲特性进干亍了理论分析 ，通过实验对后脉冲概率进行 了统计测量 ， 研究发现单光子探测器存住两个电子俘获能级 ．寿命分别为 503ns和 33ns．研究讨论 了同步探测单光子对 后脉冲 的抑制． 关键词 ： 后脉冲；概率 ；光子统计 ；同步探测 中图分类号 ： TN312．7；043l 文献标 识码 ：A AnalysisofAfterpulseCharacteristicsin DetectingSinglePhoton Synchr0n0usly FENG Xiaoxia，HUANG Fao，DONG Shuangli，XIAO Liantuan，JIA Suotang (StateKey1．aboratoryofQuantum OpticsandQuantum OpticsDevices， CollegeofPhysicsandElectronicsEngineering，ShanxiUniversity，Taiyuan030006，China) Abstract： Theafterpulseprobabilityintheprocessofsinglephotondetectionwasmeasuredbyusing photon statisticalmethodonthebaseoftheoreticalanalysis．Itisfound thatthereexisttWOtrapping levelswithwhichlifetimeis503nsand33nsrespectively．Furthermore，wehaveanalyzedtherestrain— ingforafterpulsesinsynchronoussingle—photondetection． Keywords：afterpulse；probability；photonstatistics；synchronousdetection 0 引 言 近年来 ，单光子探测技术在单光子源的制备、单分子荧光测量、量子密钥分发系统、高分辨率激光 光谱、非破坏性物质分析、大气测污、生物发光 、放射探测、高能物理、天文测光等领域得到了广泛的应 用 引．目前雪崩光电二极管 (APD) 作为单光子敏感元件已经被广泛地应用于单光子探测．设置偏置 电压驱动 APD在盖革 (Geiger)模式下丁作 ，通过雪崩效应将单光子激发的光电流放大 10。倍以上，利用 放大整形 电路产生并输出电脉冲．理想的单光子探测器在一个光子到达时产生而且只产生一个 TTL逻 辑电信号 ，但实际测量 中探测器很难达到这样的要求 ，即使没有光子入射的时候 ，单光子探测器仍然可 能触发计数事件．这种计数事件有两种来源 ：一类是 由于热噪声和隧穿效应引起的暗计数；另一类是 由 * 收稿 日期 ：200804—08 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目 ；山西省 自然科学基金资助项 目 (2007011006)；山西省青年学术带头人基金及 新世纪优秀人才支持计划资助项 目(NCET06—0259) 作者简介：冯晓霞(1964)，女 ，副教授 ，硕士 ，主要从事激光光谱研究． (总第 72期) 单光子 同步探测 中的后脉冲特性分析 (冯晓霞等) 495 于俘获载流子的再释放引起的后脉冲． 后脉冲现象是导致单光子探测噪声的主要来源之一．在雪崩发生时，雪崩倍增区中的任何缺陷都有 可能成为载流子的俘获区域．当有光子