200 MHz与1 GHz高速单光子探测器：电感电容滤波器的应用

"基于电感电容滤波电路的高速单光子探测器利用LC低通滤波技术，结合InGaAs/InP雪崩二极管（APD），实现了200 MHz工作频率的近红外高速单光子探测器。探测器在-40℃的条件下表现出11.8%的探测效率、2.22×10^-6/gate的暗计数率和1.89%的后脉冲概率。随着温度升高，探测效率下降，暗计数率增加，后脉冲概率降低。在一定的温度和门控电压下，提高APD的反向直流偏压可增加探测效率，但会增加暗计数率和后脉冲概率。此外，采用相同滤波器配置和正弦门控技术也能构建1 GHz的单光子探测器，其性能表现同样出色。" 这篇摘要介绍了高速单光子探测器的设计和性能，核心在于电感电容（LC）滤波电路的应用。LC低通滤波器是一种用于信号处理的电子电路，它通过选择性地允许不同频率的信号通过来过滤信号，对于高频噪声有很好的抑制作用，这对于高速单光子探测器至关重要，因为它需要准确地检测到低频的单光子事件，同时减少噪声干扰。 InGaAs/InP雪崩二极管（APD）是探测器的关键组件，APD在高反向偏压下可以实现雪崩倍增效应，从而显著提升光信号的检测灵敏度。在-40℃的工作温度下，探测器性能最佳，随着温度升高，APD的热噪声增加，导致暗计数率上升，探测效率降低。后脉冲概率的变化则反映了APD内部电荷复合过程的影响，温度上升可能导致电荷复合速度加快，减少后脉冲现象。 文中提到的脉冲门控电路用于控制APD的工作状态，通过调整门控幅度和时间，可以优化探测器的性能指标。此外，880 MHz和175 MHz的低通滤波电路用于进一步净化输入信号，确保探测器只响应特定频率范围内的信号，提高信噪比。 总结来说，该研究展示了利用LC滤波电路和APD实现高速单光子探测器的技术细节，探讨了工作温度、偏压和滤波电路对探测器性能的影响，为量子通信、光电子学等领域提供了新的高性能探测器设计方案。