최적화단광자 탐지기성능, 탐지 효율 향상 및 암계 수율 감소는 다음과 같은 방법으로 가능합니다.

탐지 효율을 높이는 방법

재료 선택 및 제조:

극초전도 변환 온도, 낮은 저항률 및 높은 임계 전류 밀도를 가진 재료 (예: 텅스텐 (W), 니오브론 (Nb), 티타늄 (Ti) 또는 합금 (예: NbTiN) 을 선택합니다.

정밀한 박막생장기술 (예를 들면 분자빔외연, 펄스레이저퇴적 등) 과 나노가공기술 (예를 들면 초점이온빔각식, 전자빔광각 등) 을 통해 고품질의 나노선구조를 제조한다.

나노선의 너비를 줄이고 나노선의 가장자리 모양을 최적화하여 광자에 대한 흡수 효율과 탐지 민감도를 높이는 등 나노선의 크기와 모양을 최적화한다.

옵티컬 결합 및 향상:

광학공명강, 광학파도 또는 광학안테나 등 구조를 채용하여 입사광자를 나노선에 효과적으로 결합시켜 광자와 나노선의 상호작용을 강화한다.

나노선을 광학 공명강이나 파도의 표면에 직접 퇴적하거나 특수한 광학 안테나 구조를 설계하여 광자의 흡수 효율을 강화한다.

멀티픽셀 병렬 작업:

멀티픽셀 초전도 나노선 단일 광자 탐지기 배열을 설계하여 병렬 작업을 실현함으로써 탐지기의 계수율과 광자 수 해상도를 현저하게 향상시킬 수 있다.

작동 온도 감소:

초전도 나노선 단일 광자 탐지기는 열 소음을 줄이고 탐지 효율을 높이기 위해 매우 낮은 온도 (일반적으로 몇 켈빈 미만) 에서 작동해야합니다.

GM 냉동기와 같은 효율적인 냉각 시스템과 최적화된 열 설계를 사용하여 탐지기의 작동 온도를 낮출 수 있습니다.

최적화된 오프셋 전류:

탐측기의 편치전류를 적당히 조절하면 높은 탐측효률을 보장하는 동시에 암계수와 소음을 줄일수 있다.

실험과 이론 시뮬레이션을 통해 이상적인 편향 전류 값을 찾아 최상의 탐지 성능을 실현한다.

양자 효율 향상:

Si3N4 마이크로 캐비티 강화 구조와 같은 백라이트 구조로 실리콘 기반 탐지기의 양자 효율을 95% (@ 1550nm) 로 향상시킬 수 있습니다.

암계수율을 낮추는 방법

전자기 차단:

전자기 차단 조치를 채택하여 외부 전자장이 탐지기의 성능에 미치는 영향을 줄인다.

합리적인 전자기 차폐 구조를 설계함으로써 탐지기의 소음 수준을 효과적으로 낮출 수 있다.

저소음 회로 설계:

저소음의 전자판독회로와 신호처리회로를 사용하여 회로소음이 탐측기의 성능에 미치는 영향을 줄인다.

정교한 회로 설계와 최적화를 통해 탐지기의 신호 소음비와 탐지 효율을 높일 수 있다.

액티브 냉각:

탐측기의 온도를 낮추고 열 자극 소음을 억제하다.예를 들어, APD를 -40 ℃ 로 낮추면 암계 수율을 1cps 이하로 낮출 수 있습니다.

환경 광 제외:

다층 금속 진공 창고 (차폐율>60dB), 종속 간섭 필터 (대역폭<1nm) 등의 조치를 사용하여 환경 광 간섭을 제거한다.

신호 감별 임계값 최적화:

동적 선별 회로를 사용하여 노이즈 분포 곡선에 따라 최적의 감별 임계값 (일반적으로 노이즈 피크의 5-10배) 을 설정합니다.

데드 타임 제어:

신호를 트리거한 후 탐지기 (예: 80 μs) 를 잠시 닫아 잔류 전하가 추가 소음을 일으키지 않도록 합니다.

데드 타임 설정은 특정 응용 시나리오에 따라 효율과 소음을 평가해야 합니다. 예를 들어 양자 통신에서는 소음을 줄이기 위해 더 긴 데드 시간이 필요하고 고속 이미징에서는 효율을 높이기 위해 더 짧은 데드 시간이 필요할 수 있습니다.

필터 디자인:

수요에 따라 모형을 채용하여 필터를 계산하고 설계하여 필터를 가공하여 형성한후 탐측기칩의 표면에 고정시키고 광섬유와 함께 포장하고 거리를 조절하여 초점을 실현함으로써 부품배경의 암계수를 강력히 억제한다.