_ Progres pe Surse de lumină cuantică cu amestec spontan cu patru unde bazate pe cip

Un detector cu un singur foton (SPD) este sensibil la incidența cuantelor individuale de lumină și are multe aplicații în fotonică, cum ar fi măsurătorile fluorescenței, distanța laser, reflectometrul optic în domeniul timpului și experimentele de optică cuantică.

SPD-urile în infraroșu apropiat la lungimea de undă de telecomunicații de 1550 nm sunt indispensabile pentru QKD cu fibră optică, cu opțiuni care includ detectoare cu foton unic cu nanofir supraconductor criogenic (SNSPD) și fotodiode de avalanșă InGaAs răcite electric (APD). Între ele, APD-urile au avantaje practice în ceea ce privește compactitatea, costul scăzut și nu necesită refrigerare la temperaturi foarte scăzute.

În modul Geiger, răspunsul capacitiv puternic al APD la trecerea sub nanosecunde trebuie respins printr-o citire special concepută. circuit astfel încât să permită detectarea avalanșelor slabe induse de fotoni. Circuitele rapide de porțire și citire adaugă provocări la modularizare și miniaturizare, care este un pas necesar pentru a servi unei game largi de aplicații.

Un grup de cercetare a dezvoltat recent un nou circuit de citire care încorporează o undă acustică de suprafață (SAW). ) filtru într-un interferometru Mach-Zehnder asimetric cu frecvență radio, denumit circuit de interferență în bandă ultra-îngustă (UNIC) și a realizat performanțe excepționale pentru respingerea în bandă îngustă a răspunsului capacitiv SPD. Lucrarea este publicată în revista Advanced Devices & Instrumentation.

Datorită întârzierii lungi de grup a filtrului SAW, interferometrul UNIC poate produce o respingere a benzii ultra-înguste cu o toleranță de fabricație ușor de realizat în RF lungimile pistelor.

UNIC poate oferi o bandă de trecere largă și continuă în domeniul frecvenței și, prin urmare, aduce o distorsiune mică în semnalul de avalanșă. Echipa raportează dezvoltarea unui modul independent InGaAs SPD care integrează complet electronica de conducere și citire, precum și reglarea și compensarea temperaturii.

Dimensiunea sa este măsurată doar 8,8×6×2 cm3 și este aproape un factor de 4 mai mic ca volum decât cel mai compact modul detector existent care utilizează un circuit de citire integrat monolitic. Simultan, această reducere a dimensiunii nu aduce o deteriorare a performanței.

Echipa de cercetare folosește tehnicile UNIC anterioare pentru citirea semnalului APD, dar adaugă o compensare automată a temperaturii pentru a asigura o performanță optimă într-un interval larg de temperatură ambientală.

Având o intrare de ceas de 1,25 GHz, modulul se caracterizează pentru a avea performanțe comparabile cu omologul său construit cu echipamente de banc. UNIC-SPD prezintă performanțe excelente, cu o eficiență netă de detectare de 30% la o probabilitate de postpulsare de 2,4% sub un timp de reținere de 3 ns. Dimensiunea compactă și performanța de ultimă generație permit modulului UNIC-SPD un potențial imens pentru imagini cu un singur foton și distribuție de chei cuantice de mare viteză.

(Fluierul)