30350

مشخصه يابي آشكارساز بهمني تك فوتون براي كاربرد در سامانه رمزنگاري كوانتومي

كارشناسي ارشد

فوتونيك

1399

1402/07/29

دكتر محمد واحدي

فيزيك

در دهه گذشته ، علاقه مندي به آشكارسازهاي تك فوتوني افزايش يافته است. آشكارسازهاي تك فوتوني كاربرد بسياري از جمله در ارتباطات كوانتومي ، پردازش اطلاعات كوانتومي ، فوتولومينسامس و ليدار دارند. در اين پايان نامه چيدمانهاي مربوط به مشخصهيابي آشكارسازهاي بهمني تك فوتون مورد بررسي قرار گرفته و دو نمونه آشكارساز تك فوتوني بهمني متعلق به شركت Thorlab را مشخصه يابي كرده و ميزان بهرهي آشكارسازي تك فوتون(PDE) ، 21% و 13% همچنين نرخ شمارش تاريكي (DCR)،47 تا 89 هرتز و 42 تا 96 هرتز براي دو آشكارساز بهمني با ميانگين تعداد فوتون در هر پالس 0.1 اندازه گيري كرديم. نتايج نشان داده كه دو آشكارساز از يك مدل ميتوانند نويز و بهرهي متفاوتي را ارائه بدهند كه نشان دهندهي وابستگي بالاي اين پارامترها به فرايند ساخت آشكارساز ميباشد. همچنين يك APD تجاري كه به كمك مدار خاموش كننده پسيو، تحت باياس معكوس پايين تر از ولتاژ شكست قرار گرفته و به كمك يك TEC خنك سازي مي شود را مشخصه يابي كرده و ولتاژ شكست و نرخ شمارش تاريكي را در دماهاي متفاوت و همچنين تاثيرات افزايش ولتاژ اضافي بر روي نرخ شمارش تاريكي را بررسي كرده و در نهايت ميزان بهره 0.12% را در دماي اتاق بدست آورديم.

1402/09/12

Characterization of single-photon detector for Quantum Cryptographic Systems

10/20/2024 12:00:00 AM

In the past decade, interest in single-photon detectors has grown. Single-photon detectors have numerous applications, including quantum communications, quantum information processing, photoluminescence, and lidar. Avalanche photodiodes (APD) are typically biased at voltages lower than the breakdown voltage and operate in a linear mode. They possess a desirable current gain for our work. In this thesis, the arrangements related to the characterization of single-photon avalanche detectors have been explored. Two examples of single-photon avalanche detectors from Thorlab have been characterized, with single-photon detection gains (PDE) of 21% and 13%. Additionally, we measured the dark count rate (DCR) for these two APD detectors, ranging from 47 to 89 Hz and 42 to 96 Hz, both with an average number of photons per pulse of 0.1. The results demonstrate that two detectors of the same model can exhibit different noise and gain, highlighting the high dependence of these parameters on the detector manufacturing process. Furthermore, we characterized a commercial APD that is reverse-biased below the breakdown voltage, employing a passive quench circuit, and cooled with a TEC (thermoelectric cooler). We examined the breakdown voltage, dark count rate at different temperatures, and the effects of increasing additional voltage on the dark count rate. Ultimately, we achieved a gain of 0.12% at room temperature. At the conclusion of the thesis, we presented the equivalent circuit of a type of SNSPD and investigated the series and parallel effects of closing the pixels of a multi-pixel SNSPD on its excess current.

ولتاژ شكست , نرخ شمارش تاريكي , بهره ي آشكارسازي , جيتر زماني

Breakdown voltage , Dark count rate , Detection efficiency , Timing jitter

Ahmadreza Razavi

Mohammad vahedi