面向量子信息的单光子探测的机制、器件及电路设计研究进展OA
单光子探测技术作为极微弱光信号高保真检测的核心手段,是量子通信、量子计算、量子雷达、生物医学成像等前沿领域的关键支撑。本文系统综述了单光子探测的物理机制:外光电效应与多级倍增电子发射、内光电效应与载流子雪崩倍增效应、光子诱导热点效应等,分别对应光电倍增管(PMT)、单光子雪崩二极管(SPAD)、超导纳米线单光子探测器(SNSPD)等典型器件。详细分析了单光子探测器关键性能参数的物理意义与工程价值。重点阐述了PMT的高压分压供电、低噪声前置放大与滤波电路设计,SPAD的被动、主动、混合淬灭及门控淬灭电路设计,以及SNSPD的读出电路方案(含传统50Ω常温架构、闩锁效应抑制及双端读出优化方案)。最后总结了单光子探测技术面临的暗计数抑制、后脉冲效应控制、探测效率与响应速度权衡、成本与工程化适配等核心挑战,为该领域的技术突破与应用拓展提供了参考。
原梅妮;武跃龙;原梦;李川;赵宇宏;温刚
中北大学航空宇航学院,山西太原030051四川长虹电子科技有限公司,四川绵阳621000中国电力科学研究院,北京100192中北大学航空宇航学院,山西太原030051中北大学材料科学与工程学院,山西太原030051 中北大学教育部共建铝/镁合金开发应用协同创新中心,山西太原030051 中北大学新材料智能铸造先进成型山西省重点实验室,山西太原030051四川长虹电子科技有限公司,四川绵阳621000
数理科学
单光子探测器光电效应雪崩倍增效应电路设计
《中北大学学报(自然科学版)》 2026 (4)
P.553-568,16
国家自然科学基金(51201155),军委科技委快速扶持项目(80923010403),光量子传感器项目(20251801203)。
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