單光子探測器（SPD）是一種超低噪聲器件，增強的靈敏度使其能夠探測到光的最小能量量子——光子。單光子探測器可以對單個光子進行探測和計數，在許多可獲得的信號強度僅為幾個光子能量級的新興應用中，單光子探測器可以一展身手。利用類似于人眼桿狀細胞的光探測機理，美國西北大學和伊利諾斯州大學的研究小組已經開發(fā)出了紅外單光子聚焦載流子增強傳感器（FOCUS）。該裝置有望在生物光子學、醫(yī)學影像、非破壞性材料檢查、國土安全與監(jiān)視、軍事視覺與導航、量子成像以及加密系統等方面取得廣泛應用。
針對未來對小型化量子通信設備的迫切需求，需要減小高速單光子探測器的體積。潘建偉團隊進一步發(fā)展了新型微弱雪崩信號提取技術，并利用低溫共燒陶瓷技術，最終研制出1.25GHz單光子探測器的單片集成讀出電路芯片，尺寸為15mm×15mm。
據介紹，該芯片應用于探測器系統后，經性能表征，-50℃條件下探測效率為27.5%、暗計數為1.2kcps，與采用板級集成的讀出電路的測試結果幾乎一致，芯片的功能特性得到驗證。隨后對該芯片進行70小時的連續(xù)性測試，指標參數保持不變，芯片的穩(wěn)定性得到驗證。
隨后利用光電集成技術等，形成高速單光子探測器集成組件，并與探測器系統附屬電路相結合，最終實現一體化集成的微型高速單光子探測器模塊。經測算，與現有同功能高速單光子探測器相比，該模塊體積可減小20倍，這為小型化量子通信系統的研制提供了有力支撐。
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