量子通信系统将大幅“瘦身”

2017年12月13日   文章来源:科技日报   吴长锋

  记者从中国科学技术大学获悉,该校潘建伟教授及其同事张军等,在国际上首次实现1.25 GHz 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重要的器件基础。相关成果论文日前发表于光学领域权威期刊《光学快报》上。

  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其中的核心器件,其性能直接决定了通信距离、通信速率等关键参数。

  2012年以前,我国所有的量子通信网络中使用的该类型探测器工作频率均不超过10 MHz,严重制约了通信距离和通信速率。潘建伟团队通过发展正弦门控、集成滤波、后脉冲精确标定等一系列关键技术,于2012年在国际上首次研制出板级集成的1.25 GHz InGaAs/InP单光子探测器,将工作频率提升了两个数量级以上,同时探测器系统体积降为2U标准机箱尺寸。

  针对未来对小型化量子通信设备的迫切需求,潘建伟团队在前期研究基础上,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 GHz单光子探测器的单片集成读出电路芯片,尺寸为15mm×15mm。

  据了解,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。

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