【摘 要】
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单光子探测技术可以探测单光子信号,在物理学、化学、生物医学、天文学和信息科学等自然学科领域的超灵敏弱光检测中发挥着不可替代的作用。随着近年来量子信息、超灵敏激光
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单光子探测技术可以探测单光子信号,在物理学、化学、生物医学、天文学和信息科学等自然学科领域的超灵敏弱光检测中发挥着不可替代的作用。随着近年来量子信息、超灵敏激光雷达、空间光通讯、精密光谱测量等众多科学研究和应用需求的发展,尤其是对处于大气窗口、隐蔽性能好、人眼损伤阈值高的1550nm近红外波段的单光子探测研究愈益深入,并且在单光子激光测距和三维成像中表现出重大的战略意义。目前铟镓砷/铟磷雪崩光电二极管(InGaAs/InP APD)是950-1650nm近红外波段最实用的单光子探测器件,通常工作在门控盖革模式来减小噪声,随着亚纳秒门控探测方案的出现,极大的提升了InGaAs/InP APD的探测性能。本文提出了基于1.5GHz超短脉冲频谱滤波技术,通过分析光生雪崩信号和门控噪声信号的频谱,采用滤波技术实现了50dB的噪声抑制比,完成了高探测效率、低噪声的高速近红外单光子探测。此外,本文开展了超灵敏近红外单光子激光测距研究,基于InGaAs/InP APD的高速门控准连续探测和被动抑制连续探测,对脉冲飞行时间激光测距的回波光信号进行探测,结合高分辨皮秒级的时间相关单光子计数技术,分析了单光子探测性能对测距系统收集时间、分辨特性的影响,为远距离非合作目标的灵敏探测奠定了基础。
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