The invention discloses a dynamic and static combined with single photon detector testing system, including digital source meter, temperature changing device, test circuit and oscilloscope, the insulation box placed on the avalanche diode temperature changing device in avalanche diode cathode and digital source meter output terminal is connected to the anode of the diode, avalanche and test circuit the input end is connected with the input end is connected with the oscilloscope, the output waveform of avalanche diode, output test circuit is connected to the computer. Due to the different temperature, different bias and different dead time, dark current will change, the dynamic testing and static testing are combined to separate, to achieve dynamic and static combined with real-time debugging; and to determine the composition of dark current, and the method of determining the dark current which is easy to realize, therefore, the dark current is not constitute the theoretical calculation, experiment is also easy to prove.
【技术实现步骤摘要】
单光子探测器的动态和静态联合测试系统及其测试方法
本专利技术涉及一种单光子探测器的动态和静态联合测试系统及其测试方法,属于微光探测
技术介绍
单光子探测技术,是检测微弱光信号的有力手段,在量子通信、激光测距等都有广泛的应用。目前限制单光子探测器量子效率的主要因素是暗计数和后脉冲,是导致量子通信中误码率的重要因素。光电探测器件(如雪崩光电二极管)是单光子探测器的一个重要组成部分,与探测器暗计数、后脉冲概率对应的参数分别是暗电流以及被俘获载流子的再释放产生的电流,因此,为了减小单光子探测器的暗计数和后脉冲概率,就要分析雪崩二极管暗电流的来源,研究减小暗电流、后脉冲效应的方法,才能提高单光子探测器的性能。工作于盖革模式下的单光子探测器的噪声主要来源于三类:热噪声引起的随机噪声、高反偏压下载流子发生隧穿效应造成雪崩、俘获中心再释放载流子即后脉冲效应。后脉冲效应在实验上较为容易区分,而热噪声和隧穿电流虽然在理论上有严格的公式推导,但在实验上分别得到还是较为困难。确定暗电流的构成也是当下单光子领域一个研究热点。雪崩二极管是一种灵敏度极高的二极管,稍大的电流就可以使之毁坏,因此在对其进行测试时一定要注意对电流的限制。现有的静态测试中,其I-V、C-V曲线需要借助于半导体参数分析仪,但是不能实现实时控制;也可以借助数字源表,可以实现实时控制,但是不能得到C-V曲线。而对于温度的控制需要借助于变温电路,目前主要采用半导体制冷,制冷速度快且成本低。单光子探测器通常要包含光电探测器件(如雪崩光电二极管)、器件驱动电路和输出信号提取电路,对其整个系统的暗计数等的测试称之 ...
【技术保护点】
一种单光子探测器的动态和静态联合测试系统,其特征在于:包括数字源表(1)、变温装置(2)、测试电路(3)和示波器(4),雪崩二极管放置于变温装置(2)中的保温盒中,雪崩二极管的阴极与数字源表(1)的输出端连接、雪崩二极管的阳极与测试电路(3)的输入端连接,雪崩二极管的输出波形连接至示波器(4)的输入端,测试电路(3)的输出端连接至计算机(5)。
【技术特征摘要】
1.一种单光子探测器的动态和静态联合测试系统,其特征在于:包括数字源表(1)、变温装置(2)、测试电路(3)和示波器(4),雪崩二极管放置于变温装置(2)中的保温盒中,雪崩二极管的阴极与数字源表(1)的输出端连接、雪崩二极管的阳极与测试电路(3)的输入端连接,雪崩二极管的输出波形连接至示波器(4)的输入端,测试电路(3)的输出端连接至计算机(5)。2.根据权利要求1所述的测试系统,其特征在于:数字源表(1)采用Keithley2400数字源表。3.根据权利要求1或2所述的单光子探测器的动态和静态联合测试系统的测试方法,其特征在于,包括步骤如下:S1、固定一个温度值,该温度取值范围为-50℃~20℃,数字源表对雪崩二极管加偏压,观察数字源表上的电流示数、示波器显示波形和计算机采集的暗计数;S2、逐渐增大偏压至雪崩击穿电压,这时数字源表上显示的电流逐渐变大,同时示波器上显示的波形开始出现雪崩脉冲,暗计数也出现非0的数字;雪崩击穿电压状态下,数字源表上显示的电流为总的暗电流Idark,示波器上出现的雪崩电压波形通过欧姆定律计算得到相对应的电流值,对电流曲线进行积分,得到单个雪崩电荷量Q,其中,T1代表雪崩信号开始出现时示波器所显示的时刻,T2代表雪崩信号即将消失时所显示的时刻;S3、从测试电路得到暗计数的数值n,然后得到总雪崩电荷量Qa为单个雪崩电荷量Q与暗计数值n的乘积,进而得到雪崩暗电流Ia,即,Ia是由于热噪声和隧穿效应引起的暗电流与后脉冲引起的暗电流之和,其中,τ为死时间;S4、确定暗电流的构成以及暗电流的测试:未参与雪崩的暗电流Ib主要由表面漏电流引起...
【专利技术属性】
技术研发人员:连洁,王莹,李永富,刘俊良,张庭发,
申请(专利权)人:山东大学,
类型:发明
国别省市:山东,37
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