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光子计量技术发展与展望
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作者 甘海勇 刘想靓 林延东 《计量技术》 2019年第5期64-67,共4页
光子计量技术发展迅速,为人类在量子水平对于光子的感知和驾驭提供了精准的标尺。近年来国际光辐射计量领域光子计量技术的发展和应用日新月异,我国也形成了全面的发展规划并取得了显著的成绩。
关键词 光子计量 光子 光子探测器 坎德拉量子化复现
激光测距系统中光电探测器的研究进展
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作者 顾小琨 李永亮 +3 位作者 胡伟伟 刘泓鑫 张英明 张翼鹏 《量子光学学报》 北大核心 2019年第1期100-108,共9页
激光测距技术在军事、航天、工业等领域发挥着不可替代的作用。光电探测器作为测距系统的核心部件之一,可以探测到极微弱的光信号,并在系统中完成光电转换。本文分析了传统的激光测距方法与其对应的光电二极管和新兴的光子计数技术与其... 激光测距技术在军事、航天、工业等领域发挥着不可替代的作用。光电探测器作为测距系统的核心部件之一,可以探测到极微弱的光信号,并在系统中完成光电转换。本文分析了传统的激光测距方法与其对应的光电二极管和新兴的光子计数技术与其对应的单光子探测器,并对未来激光测距系统中探测器的发展前景进行了总结和展望。 展开更多
关键词 激光测距 光电探测器 光电二极管 光子探测器
光子计数无线光通信研究进展 预览
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作者 刘宁松 汪琛 +3 位作者 徐智勇 赵继勇 后世民 张秋芳 《通信技术》 2019年第7期1584-1591,共8页
随着光电器件的不断发展,出现了具备单光子灵敏度的光电检测器,使探测光子级别的信号成为了可能。研究使用单光子雪崩光电二极管作为接收端探测器,取代目前的PIN二极管和雪崩光电二极管,将大大提高接收端灵敏度,是实现远距离弱链路下高... 随着光电器件的不断发展,出现了具备单光子灵敏度的光电检测器,使探测光子级别的信号成为了可能。研究使用单光子雪崩光电二极管作为接收端探测器,取代目前的PIN二极管和雪崩光电二极管,将大大提高接收端灵敏度,是实现远距离弱链路下高可靠通信的关键技术。介绍了光子计数无线光通信的研究背景与发展现状,分析了单光子探测器的基本工作原理,研究了光子计数无线光通信面临的主要问题。在此基础上,分析总结了光子计数无线通信系统中的关键技术。 展开更多
关键词 光子计数 无线光通信 光子探测器 信号检测 信号同步
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基于连续和脉冲激光泵浦的相关光子实验比对 预览
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作者 高冬阳 刘长明 +5 位作者 胡友勃 史学舜 夏茂鹏 李健军 郑小兵 王恒飞 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期100-107,共8页
为在相关光子定标技术工程化过程中选择合适的泵浦机制及相位匹配模式,开展了基于连续和脉冲激光的相关光子比对实验.采用355nm连续激光泵浦偏硼酸钡晶体产生相关光子对,对晶体吸收、透射损耗以及光学元件透过率进行测量和修正,同时使... 为在相关光子定标技术工程化过程中选择合适的泵浦机制及相位匹配模式,开展了基于连续和脉冲激光的相关光子比对实验.采用355nm连续激光泵浦偏硼酸钡晶体产生相关光子对,对晶体吸收、透射损耗以及光学元件透过率进行测量和修正,同时使用基于时间幅度转换的符合测量方法,得到单光子探测器量子效率为59.15%.利用518nm脉冲激光泵浦周期极化磷酸钛氧钾晶体,采用准相位匹配技术获取相同波段的相关光子,基于时间幅度转换的符合测量方法得到单光子探测器量子效率为59%.比对实验结果,两套定标装置方法的测量结果之差在0.25%以内,主要误差来源于单光子探测器的响应非线性、光路透过率修正误差和单光子探测量子效率面非均匀性.实验结果验证了相关光子定标技术可随时随地复现的优点,以及相关光子定标结果不受泵浦机制差异和实验装置差异的影响,可为相关光子技术工程化中的激光器工作模式和相位匹配方式的选择提供参考依据. 展开更多
关键词 辐射定标 自发参量下转换 相关光子 光子探测器 量子效率
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基于高速脉冲调制和回波采样的激光测距系统
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作者 马建平 尚建华 +2 位作者 孙嘉曈 贺岩 罗远 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期274-280,共7页
基于高速脉冲调制和回波采样技术,构建了一套激光测距系统。该系统利用高灵敏度多像素光子计数器的多回波光子信号累加输出的特性实现光电信号转换,借助高速信号采集技术对回波信号进行全波形采集,通过回波波形的累加计算得到了回波信... 基于高速脉冲调制和回波采样技术,构建了一套激光测距系统。该系统利用高灵敏度多像素光子计数器的多回波光子信号累加输出的特性实现光电信号转换,借助高速信号采集技术对回波信号进行全波形采集,通过回波波形的累加计算得到了回波信号的精确到达时刻,最终获得了高精度的距离信息。理论分析和实验验证的结果表明,该测距系统在实现远距离目标探测的同时,能够兼顾近距离目标的高精度测距,系统的测距动态范围可达10~7,测距精度为0.6 mm。 展开更多
关键词 激光测距 光子探测器 多回波光子信号累加 大动态范围
大规模集成光量子芯片实现高维度量子纠缠
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作者 王剑威 丁运鸿 龚旗煌 《物理》 北大核心 2018年第5期317-319,共3页
集成光学量子芯片技术,使用半导体微纳加工工艺实现各种核心光量子器件的片上集成,包括单光子源、量子态操控光路与量子态测量光路、以及单光子探测器等,从而可实现对量子信息的载体(单光子)进行处理、计算、传输和存储等功能。
关键词 大规模集成 量子纠缠 量子芯片 维度 光子探测器 芯片技术 集成光学 光子
基于激光二极管的光子计数激光测距技术 预览
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作者 丁宇星 刘鸿彬 黄庚华 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第25期178-181,共4页
为实现轻小型光子计数测距仪,利用905 nm激光二极管(laser diode,LD)以及硅基单光子探测器(single photon avalanche diode,SPAD)搭建了试验系统,通过外场测距试验研究了905 nm激光二极管用于光子计数测距的测距性能。结果表明:905 nm... 为实现轻小型光子计数测距仪,利用905 nm激光二极管(laser diode,LD)以及硅基单光子探测器(single photon avalanche diode,SPAD)搭建了试验系统,通过外场测距试验研究了905 nm激光二极管用于光子计数测距的测距性能。结果表明:905 nm激光二极管由于其具有体积小、功率高的特点,同时硅基单光子探测器在905 nm波段具有较高的响应率。基于以上两点,通过激光二极管以及小口径的接收望远镜能够实现远距离的光子计数激光测距。可见,激光二极管适合作为轻小型光子计数激光测距仪的光源,降低了系统的体积,有利于提高测距系统的集成度。 展开更多
关键词 激光测距 光子计数 激光二极管 光子探测器
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半导体单光子探测器信号提取技术研究
8
作者 甘琳巧 高家利 《激光杂志》 北大核心 2018年第5期15-17,共3页
针对半导体单光子探测器的尖峰噪声信号较大,导致有效雪崩信号难以提取的问题。设计了基于高速过零比较器和脉宽测量装置的信号甄别方案,给出了单光子探测器的实验结构设置,门控脉冲信号的产生和雪崩信号的提取由FPGA完成。实验结果... 针对半导体单光子探测器的尖峰噪声信号较大,导致有效雪崩信号难以提取的问题。设计了基于高速过零比较器和脉宽测量装置的信号甄别方案,给出了单光子探测器的实验结构设置,门控脉冲信号的产生和雪崩信号的提取由FPGA完成。实验结果表明:在0.1MHz至10MHz门控条件且制冷温度为-55℃时,探测器的最大光子探测效率(PDE)约为29.2%。当探测效率为15%时,暗计数率均低于5.6×10^-5/gate,后脉冲概率(PAP)均低于5%。 展开更多
关键词 光子探测器 雪崩光电二极管 FPGA 脉宽测量 光子探测效率
基于光子计数激光雷达的时域去噪 预览
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作者 骆乐 吴长强 +3 位作者 林杰 冯振超 何伟基 陈钱 《光学精密工程》 CSCD 北大核心 2018年第5期1175-1180,共6页
激光雷达传统的成像方法需要经过长时间积分探测生成光子计数统计直方图的方式来减少背景噪声的影响,获得目标场景的深度估计信息。为了快速准确地获取目标场景的3D图像,提出基于光子计数激光雷达的三维距离图像时域去噪算法。该算法不... 激光雷达传统的成像方法需要经过长时间积分探测生成光子计数统计直方图的方式来减少背景噪声的影响,获得目标场景的深度估计信息。为了快速准确地获取目标场景的3D图像,提出基于光子计数激光雷达的三维距离图像时域去噪算法。该算法不需要生成光子计数统计直方图,利用信号和噪声在时间轴上不同的分布特性,结合了泊松过程统计规律。此算法提高了信号的探测概率,能够在低信噪比的环境下将信号和噪声分离,获得目标场景准确的3D图像。实验结果表明在低信噪比的条件下,此算法获得深度图像的RMSE与传统基于最大似然估计成像方法相比成像精度至少提高了3倍。有利于激光雷达三维成像在高背景噪声环境下的使用,拓宽了激光雷达的应用范围。 展开更多
关键词 光子计数激光雷达 光子探测器 三维成像 时域去噪
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探测器非线性响应对能见度激光雷达的影响 被引量:1
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作者 魏天问 王冲 +2 位作者 上官明佳 尚祥 夏海云 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第11期87-92,共6页
在光子计数模式的激光雷达应用中,回波信号的动态范围大。激光雷达的远场回波信号处于探测器的线性输出区间,无需进行校准;近场信号基本处于探测器的非线性响应区,需要进行校准。为了提高远场信号的信噪比,提出了一种校准方法。依... 在光子计数模式的激光雷达应用中,回波信号的动态范围大。激光雷达的远场回波信号处于探测器的线性输出区间,无需进行校准;近场信号基本处于探测器的非线性响应区,需要进行校准。为了提高远场信号的信噪比,提出了一种校准方法。依据脉冲激光雷达方程,使用远场信号反演得到修正的近场信号,并与接收的回波信号作比较,得到校准因子。进一步使用校准因子修正前后的数据分别反演了能见度,并与能见度仪的探测结果作比较。结果显示:对于未修正的数据,远场信号反演与能见度仪得到的能见度平均偏差和标准差分别为0.57km和1.89km,而近场信号的平均偏差大于10km。由修正后的数据得到的能见度与能见度仪的结果符合得很好,平均偏差和标准差分别为0.43km和0.76km。 展开更多
关键词 激光雷达 校准因子 非线性修正 能见度 光子探测器
中国科大在小型化量子通信系统研制方面实现技术突破 预览
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《今日电子》 2018年第1期19-20,共2页
近日,中国科学技术大学教授潘建伟及其同事张军等在国际上首次实现1.25GHzInGaAs/InP单光子探测器单片集成读出电路,该技术突破可使高速量子通信终端设备中体积占比最大的探测器模块尺寸减小一个数量级以上,为未来研制小型化量子... 近日,中国科学技术大学教授潘建伟及其同事张军等在国际上首次实现1.25GHzInGaAs/InP单光子探测器单片集成读出电路,该技术突破可使高速量子通信终端设备中体积占比最大的探测器模块尺寸减小一个数量级以上,为未来研制小型化量子通信系统奠定了重要的器件基础。相关成果发表在《光学快报》上。 展开更多
关键词 中国科学技术大学 通信系统 小型化 量子 中国科大 INGAAS/INP 光子探测器 通信终端设备
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基于温漂自动补偿的高稳定性Si-APD单光子探测器 被引量:6
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作者 颜佩琴 孟文东 +5 位作者 王煜蓉 李召辉 陶宇亮 彭欢 潘海峰 吴光 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2017年第8期82-88,共7页
硅雪崩光电二极管(Si-APD)的雪崩电压对温度极大地限制了基于Si-APD的单光子探测器在全天候野外条件下的实际应用。提出了一种可以在大环境温度变化范围内稳定工作的Si-APD单光子探测技术。通过制冷与数字偏压补偿相结合的技术,自动补... 硅雪崩光电二极管(Si-APD)的雪崩电压对温度极大地限制了基于Si-APD的单光子探测器在全天候野外条件下的实际应用。提出了一种可以在大环境温度变化范围内稳定工作的Si-APD单光子探测技术。通过制冷与数字偏压补偿相结合的技术,自动补偿Si-APD的工作温度漂移,保持稳定的雪崩增益。实验证明在-40-45℃的温度范围内采用该技术的单光子探测器工作稳定。实验结果表明采用温漂自动补偿的技术后,Si-APD单光子探测器具备了在温度变化较大的外场稳定运行的能力,为机载或星载光子计数激光测量提供了高稳定性的单光子探测技术。 展开更多
关键词 探测器 光子探测器 硅雪崩光电二极管 温度控制 自动补偿
共线和非共线模式下单光子探测器定标比对实验研究 预览 被引量:1
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作者 郭园园 高冬阳 +3 位作者 胡友勃 李健军 郑小兵 闫静 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期181-188,共8页
采用相关光子法定标单光子探测器的量子效率对提高光学载荷的辐射定标准确度具有重要意义.利用355nm连续激光泵浦BBO晶体产生Ⅰ类自发参量下转换,在共线和非共线两种相位匹配模式下分别测量了单光子探测器雪崩光电二极管在736nm波段的... 采用相关光子法定标单光子探测器的量子效率对提高光学载荷的辐射定标准确度具有重要意义.利用355nm连续激光泵浦BBO晶体产生Ⅰ类自发参量下转换,在共线和非共线两种相位匹配模式下分别测量了单光子探测器雪崩光电二极管在736nm波段的量子效率.结果表明,共线和非共线两种模式测量结果的合成不确定度分别为0.71%和0.39%,相对偏差均优于0.4%,这两种模式都可以定标探测器量子效率,且具有很好的一致性.最后比较了两种模式定标探测器量子效率的优缺点,该研究为以后利用相关光子法对遥感器进行辐射定标提供了晶体相位匹配模式选择的依据. 展开更多
关键词 光电子 量子效率 相关光子 光子探测器 比对 相位匹配
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基于相关光子的单光子探测器量子效率测量系统 预览 被引量:5
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作者 史学舜 刘长明 +1 位作者 赵坤 陈海东 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期56-61,共6页
为准确测量近红外波段单光子探测器量子效率,搭建了基于自发参量下转换效应的测量系统.系统利用中心波长为518nm的脉冲激光泵浦周期极化磷酸氧钛钾晶体,通过自发参量下转换过程产生相关光子对,分别测量了Si和InGaAs雪崩光电二极管单光... 为准确测量近红外波段单光子探测器量子效率,搭建了基于自发参量下转换效应的测量系统.系统利用中心波长为518nm的脉冲激光泵浦周期极化磷酸氧钛钾晶体,通过自发参量下转换过程产生相关光子对,分别测量了Si和InGaAs雪崩光电二极管单光子探测器在778nm和1 550nm波长点的量子效率,并对测量不确定度进行了分析.实验表明,该装置可以测量近红外单光子探测器量子效率参量,测量不确定度均优于1%. 展开更多
关键词 量子光学 量子效率测量 自发参量下转换 相关光子 光子探测器
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The intensity detection of single-photon detectors based on photon counting probability density statistics
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作者 张子静 吴龙 +1 位作者 宋杰 赵远 《中国物理B:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第10期249-254,共6页
Single-photon detectors possess the ultra-high sensitivity, but they cannot directly respond to signal intensity. Conventional methods adopt sampling gates with fixed width and count the triggered number of sampling g... Single-photon detectors possess the ultra-high sensitivity, but they cannot directly respond to signal intensity. Conventional methods adopt sampling gates with fixed width and count the triggered number of sampling gates, which is capable of obtaining photon counting probability to estimate the echo signal intensity. In this paper, we not only count the number of triggered sampling gates, but also record the triggered time position of photon counting pulses. The photon counting probability density distribution is obtained through the statistics of a series of the triggered time positions. Then Minimum Variance Unbiased Estimation(MVUE) method is used to estimate the echo signal intensity. Compared with conventional methods, this method can improve the estimation accuracy of echo signal intensity due to the acquisition of more detected information. Finally, a proof-of-principle laboratory system is established. The estimation accuracy of echo signal intensity is discussed and a high accuracy intensity image is acquired under low-light level environments. 展开更多
关键词 光子探测器 概率密度分布 光子计数 强度检测 统计 最小方差无偏估计 信号强度 传统方法
测风激光雷达 预览
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《光学精密机械》 2017年第3期19-20,共2页
中国科学技术大学窦贤康课题组夏海云与潘建伟课题组张强合作,在国际上首次实现基于超导纳米线单光子探测器的双频多普勒测风激光雷达。采用最精简的光学结构实现了系统最高稳定性,极大提高了测风激光雷达的实用性和可靠性,更适合机... 中国科学技术大学窦贤康课题组夏海云与潘建伟课题组张强合作,在国际上首次实现基于超导纳米线单光子探测器的双频多普勒测风激光雷达。采用最精简的光学结构实现了系统最高稳定性,极大提高了测风激光雷达的实用性和可靠性,更适合机载、星载平台运行。成果日前发表在国际著名光学期刊《光学学报》上。 展开更多
关键词 测风激光雷达 中国科学技术大学 光子探测器 《光学学报》 光学结构 高稳定性 课题组 潘建伟
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基于双重复频率的光时域反射仪 预览
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作者 黄仁贵 陈杰 +2 位作者 梁焰 沈旭玲 曾和平 《红外与毫米波学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期727-731,738共6页
提出并实现一种基于InGaAs/InP雪崩光电二极管单光子探测器的双重复频率光时域反射仪系统.通过发送两列重复频率有差异的脉冲激光信号对同一光纤的断点进行检测.接收系统采用高速单光子探测器,保证了回返光探测灵敏度,同时也提高了数据... 提出并实现一种基于InGaAs/InP雪崩光电二极管单光子探测器的双重复频率光时域反射仪系统.通过发送两列重复频率有差异的脉冲激光信号对同一光纤的断点进行检测.接收系统采用高速单光子探测器,保证了回返光探测灵敏度,同时也提高了数据采样的速度.通过调节两列激光脉冲重复频率,不仅可以实现系统测量距离量程的改变,而且能够改变测量精度. 展开更多
关键词 光时域反射仪 双重复频率 光子探测器
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基于高速单光子探测的光时域反射测量 预览 被引量:1
18
作者 倪文进 陈杰 +1 位作者 梁焰 曾和平 《红外与毫米波学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期196-201,共6页
针对传统光时域反射仪(OTDR)激光出射功率高、累计时间长、测量分辨率低的问题,提出了将高速InGaAs/InP雪崩光电二极管单光子探测器应用于光时域反射测量的方法.单光子探测器的工作重复频率为1 GHz,可实现“准连续”探测,无需扫频即... 针对传统光时域反射仪(OTDR)激光出射功率高、累计时间长、测量分辨率低的问题,提出了将高速InGaAs/InP雪崩光电二极管单光子探测器应用于光时域反射测量的方法.单光子探测器的工作重复频率为1 GHz,可实现“准连续”探测,无需扫频即可快速捕获单光子水平的回返光信号并输出.该方法实现了出射光脉冲宽度为50 ps、峰值功率为10 mW,测量距离为50 km,距离精度小于10 cm,且事件盲区小于1 m的光时域反射测量. 展开更多
关键词 光子探测器 光时域反射 准连续
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NbN superconducting nanowire single photon detector with efficiency over 90% at 1550 nm wavelength operational at compact cryocooler temperature
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作者 WeiJun Zhang LiXing You +7 位作者 Hao Li Jia Huang ChaoLin Lv Lu Zhang XiaoYu Liu JunJie Wu Zhen Wang XiaoMing Xie 《中国科学:物理学、力学、天文学英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第12期26-35,共10页
The rapid development of superconducting nanowire single-photon detectors over the past decade has led to numerous advances in quantum information technology. The record for the best system detection efficiency at an ... The rapid development of superconducting nanowire single-photon detectors over the past decade has led to numerous advances in quantum information technology. The record for the best system detection efficiency at an incident photon wavelength of 1550 nm is 93%. This performance was attained from a superconducting nanowire single-photon detector made of amorphous WSi; such detectors are usually operated at sub-Kelvin temperatures. In this study, we first demonstrate superconducting nanowire single-photon detectors made of polycrystalline NbN with system detection efficiency of 90.2% for 1550-nm-wavelength photons at2.1 K, accessible with a compact cryocooler. The system detection efficiency saturated at 92.1% when the temperature was lowered to 1.8 K. We expect the results lighten the practical and high performance superconducting nanowire single-photon detectors to quantum information and other high-end applications. 展开更多
关键词 光子探测器 温度降低 制冷机 超导 波长 操作 NBN 量子信息技术
基于光子数测量的量子信道物理安全检测 预览
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作者 彭建 《应用物理》 2017年第8期235-246,共12页
理想的单光子源和高性能的单光子探测器是制约量子密钥分配系统中的密钥安全和码率的两个关键因素。弱相干脉冲作为单光子源,为保证安全性,平均光子数必须少而限制了码率的提高。本文介绍了超导边沿传感器单光子探测器,提出了多端口分... 理想的单光子源和高性能的单光子探测器是制约量子密钥分配系统中的密钥安全和码率的两个关键因素。弱相干脉冲作为单光子源,为保证安全性,平均光子数必须少而限制了码率的提高。本文介绍了超导边沿传感器单光子探测器,提出了多端口分束器与多APD结合可用于量子密钥分配系统中检测弱相干脉冲中的光子数。对窃听者的攻击策略进行分析的基础上,基于光子数的检测,指出在保证安全性的前提条件下可以提高弱相干脉冲中的平均光子数,进而提高系统的量子密钥成码率。 展开更多
关键词 量子密钥分配 光子探测器 密钥安全性 密钥码率
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