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小型化量子通信系统研制获进展

小型化量子通信系统研制获进展

  近日,中国科学技术大学教授潘建伟及其同事张军等在国际上首次实现1.25吉赫InGaAs/InP单光子探测器单片集成读出电路。该技术突破可使高速量子通信终端设备中体积占比最大的探测器模块尺寸减小一个数量级以上,为未来研制小型化量子通信系统奠定了重要的器件基础。相关成果发表于《光学快报》。

  单光子探测器是微弱光测量最灵敏的仪器,在量子信息、激光雷达、光纤传感、生物荧光探测等领域有广泛的应用需求。在量子通信系统中,通信波段单光子探测器是核心器件,其性能直接决定了通信距离、通信速率等关键参数。InGaAs/InP单光子探测器具有成本低、体积小、无需超低温制冷等优势,已在实用化量子通信等领域得到广泛应用。

  潘建伟团队在此前研究基础上,进一步发展了新型微弱雪崩信号提取技术,并利用低温共烧陶瓷(LTCC)技术,最终研制出1.25吉赫单光子探测器的单片集成读出电路芯片,尺寸为15毫米×15毫米。该芯片应用于探测器系统后,经性能表征,-50℃条件下探测效率为27.5%、暗计数为1.2kcps,与采用板级集成的读出电路的测试结果几乎一致,芯片的功能特性得到验证。对该芯片进行70小时的连续性测试后,指标参数保持不变,芯片的稳定性得到验证。

  据介绍,下一步利用光电集成技术,可实现上述单片集成读出电路芯片与InGaAs/InP雪崩二极管芯片和微型热电制冷器的混合集成,形成高速单光子探测器集成组件,并与探测器系统附属电路相结合,最终实现一体化集成的微型高速单光子探测器模块。经测算,与现有同功腾讯分分彩能高速单光子探测器相比,该模块体积可减小为1/20,为小腾讯分分彩型化量子通信系统研制提供了支撑。

  (原载于《中国科腾讯分分彩学报》 2017-12-13 第1版 要闻)