[發明專利]一種單光子光電器件的測試裝置和方法

有效

• 申請號: 201710605536.X
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107356855B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 江曉;丁迅;潘建偉
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種單光子光電器件的測試裝置，包括：

光路組件，用于產生脈沖激光，所述脈沖激光照射單光子光電器件；

偏置電路，用于接入所述單光子光電器件，并為所述單光子光電器件提供偏置電壓及門控信號；

信號讀出單元，連接所述偏置電路，用于處理所述單光子光電器件的輸出信號以得到單光子光電器件的參數。

2.如權利要求1所述的測試裝置，所述光路組件包括：

脈沖激光器，用于輸出所述脈沖激光和同步信號；

衰減光路和對齊光路，用于衰減和對齊所述脈沖激光。

3.如權利要求2所述的測試裝置，所述偏置電路包括：

偏置電壓源，用于為所述單光子光電器件提供偏置電壓；

電流表，用于測量流經所述單光子光電器件的電流；

限流電阻，用于保護單光子光電器件；

所述偏置電壓源、電流表、限流電阻組成偏置回路，所述單光子光電器件的兩極通過連接件反接于偏置回路；

門信號發生器，用于接收脈沖激光器的同步信號而產生門控信號；

可通斷電纜，用于控制門控信號的傳輸以改變單光子光電器件的工作模式；

耦合電容，用于耦合門控信號；

所述門信號發生器的輸入端連接所述脈沖激光器，輸出端通過始端匹配電阻、可通斷電纜以及耦合電容接入偏置回路。

4.如權利要求3所述的測試裝置，

當所述可通斷電纜接通，所述單光子光電器件處于門控模式；

當所述可通斷電纜斷開且所述偏置電壓源的偏置電壓大于擊穿電壓，所述單光子光電器件處于自由運行模式；

當所述可通斷電纜斷開且所述偏置電壓源的偏置電壓小于擊穿電壓，所述單光子光電器件處于線性模式。

5.如權利要求1所述的測試裝置，所述信號讀出單元連接所述脈沖激光器，用于接收所述脈沖激光器的同步信號；以及連接所述單光子光電器件，用于接收、存儲并處理所述單光子光電器件的輸出信號。

6.一種單光子光電器件的測試方法，利用權利要求1至5任一項所述的測試裝置對單光子光電器件的參數進行測試，包括：

獲取單光子光電器件有光照射的雪崩發生概率；

獲取單光子光電器件無光照射的雪崩發生概率；

根據單光子光電器件有光照射的雪崩發生概率、無光照射的雪崩發生概率以及有光照射期間每次事件中單光子光電器件接收到的平均光子數，得到單光子光電器件的探測效率。

7.如權利要求6所述的測試方法，

所述有光照射的雪崩發生概率為：P₁＝C_P/C_tp，其中，C_tp為有光照射期間的事件數量，C_P為有光照射期間的雪崩信號數量；

所述無光照射的雪崩發生概率為：P₀＝C_d/C_td，其中，C_td為無光照射期間的事件數量，C_d為無光照射期間的雪崩信號數量；

所述探測效率為：

其中，μ為有光照射期間每次事件中單光子光電器件接收到的平均光子數。

8.如權利要求7所述的測試方法，還包括：根據單光子光電器件無光照射的雪崩發生概率和事件的時間窗口寬度，得到單光子光電器件的暗計數率：

其中，T_w為每次事件的時間窗口寬度。