JP2012084877A - Single photon detector and photon number resolving detector - Google Patents

Single photon detector and photon number resolving detector Download PDF

Info

Publication number
JP2012084877A
JP2012084877A JP2011219142A JP2011219142A JP2012084877A JP 2012084877 A JP2012084877 A JP 2012084877A JP 2011219142 A JP2011219142 A JP 2011219142A JP 2011219142 A JP2011219142 A JP 2011219142A JP 2012084877 A JP2012084877 A JP 2012084877A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
avalanche
photon
unit
detection device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011219142A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seok-Beom Cho
錫 範 趙
Tae-Kon No
泰 坤 盧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Original Assignee
Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI filed Critical Electronics and Telecommunications Research Institute ETRI
Publication of JP2012084877A publication Critical patent/JP2012084877A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/4204Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors with determination of ambient light
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/70Photonic quantum communication
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44Electric circuits
    • G01J2001/4413Type
    • G01J2001/442Single-photon detection or photon counting
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44Electric circuits
    • G01J2001/4446Type of detector
    • G01J2001/446Photodiode
    • G01J2001/4466Avalanche

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a single photon detector and a photon number detector which use an avalanche photodiode.SOLUTION: A single photon detector and a photon number detector which use an avalanche photodiode, include an auxiliary signal generator, a light receiving element, a mixer, and a determiner. The auxiliary signal generator generates an auxiliary signal. The light receiving element receives a photon to output an electric signal. The mixer receives and mixes an output signal of the light receiving element and the auxiliary signal. The determiner determines whether or not the photon is received or the number of received photons. The single photon detector or photon number resolving detector detects an avalanche of an amplitude less than the amplitude of a capacitive response. A probability that an after pulse is generated can be reduced. A photon detection rate is enhanced. The influence on the waveform of the gate signal can be decreased. The frequency of the gate signal can be continuously changed.

Description

発明は光子検出装置に関し、より詳細にはアバランシュフォトダイオードを利用する単一光子検出装置に関する。   The present invention relates to a photon detection device, and more particularly to a single photon detection device utilizing an avalanche photodiode.

量子暗号通信を始めて情報通信技術の発達と共に光子を検出する技術の重要性が増加している。特に、1.3μm乃至1.5μmのような通信波長帯域(Telecom Band)で利用され、単一光子水準のように信号の強さが微弱な光信号を検出できる単一光子検出装置(Single Photon Detector)では大部分InGaAs/InPタイプのアバランシュフォトダイオード(APD:Avalanche Photo Diode)が利用される。InGaAs/InPタイプのアバランシュフォトダイオードは大部分ゲーティッドガイガーモード(Gated Geiger Mode)で利用される。   The importance of technology for detecting photons is increasing along with the development of information communication technology such as quantum cryptography. In particular, a single photon detection device (Single Photon) that is used in a communication wavelength band (telecom band) such as 1.3 μm to 1.5 μm and that can detect an optical signal having a weak signal strength such as a single photon level. In the detector, an InGaAs / InP type avalanche photodiode (APD) is mostly used. InGaAs / InP type avalanche photodiodes are mostly used in a gated Geiger mode.

アバランシュフォトダイオードがゲーティッドガイガーモードで動作される場合、アバランシュ(電子沙汰)発生過程で生成された電荷キャリヤー(Charge Carriers)の中で一部は直ちに消滅されない。完全に消滅されない電荷キャリヤーはアバランシュフォトダイオードの内部に残っているし、アバランシュフォトダイオードに次のゲート信号が印加されるとき、残っている電荷キャリヤーはアバランシュを発生させる。このような現状をアフターパルス効果(After−pulsing Effect)と称し、アフターパルス効果は光子検出のとき、誤謬を生じる重要な原因の中で1つである。   When the avalanche photodiode is operated in the gated Geiger mode, a part of the charge carriers generated in the avalanche generation process is not immediately lost. Charge carriers that are not completely extinguished remain inside the avalanche photodiode, and when the next gate signal is applied to the avalanche photodiode, the remaining charge carriers generate avalanche. Such a current situation is referred to as an after-pulsing effect, and the after-pulse effect is one of the important causes of errors during photon detection.

光子検出のとき、アフターパルス効果による誤謬を減らすための方法として、アバランシュが発生された後にアバランシュフォトダイオード内部に消滅されなく残っている電荷キャリヤーが消滅されるのに充分なデッドタイム(Dead Time)を設定する方法がある。即ち、アバランシュが発生された後に一定な時間の間に、アバランシュフォトダイオードにゲート信号を印加しないデッドタイムが設定される。   In photon detection, as a method for reducing errors due to the after-pulse effect, dead time sufficient for the charge carriers remaining in the avalanche photodiode to disappear without being destroyed after the avalanche is generated (Dead Time) There is a way to set. That is, a dead time during which no gate signal is applied to the avalanche photodiode is set for a certain time after the avalanche is generated.

しかし、一般的な光子検出装置は比較的に大きいアバランシュを検出するのでこれに消滅されなく残っている電荷キャリヤーもやはり比較的に多い。これにしたがって、これらが消滅されるのに充分なデッドタイムも長く設定しなければならない。結局、このようなアフターパルス効果及びデッドタイムはゲート信号の周波数(Gating Frequency)及び光子検出速度(Photon Count Rate)の限界を決定する重要な要因になり、これに一般的な単一光子検出装置は約10MHz以下のゲート周波数で動作されている。   However, since a typical photon detection device detects a relatively large avalanche, there are still relatively many charge carriers that remain undisappeared. Accordingly, the dead time sufficient for them to disappear must also be set long. Eventually, such after-pulse effect and dead time become important factors that determine the limits of the gate signal frequency (Gating Frequency) and the photon detection rate (Photon Count Rate), and this is a common single photon detection apparatus. Is operated at a gate frequency of about 10 MHz or less.

国際特許公開第WO2009/084744号公報International Patent Publication No. WO2009 / 084744 国際特許公開第WO2007/102430号公報International Patent Publication No. WO2007 / 102430

本発明が解決しようとする技術的課題は、静電容量性応答の振幅より小さい振幅のアバランシュを検出できる単一光子検出装置及び光子数分解検出装置を提供することである。   The technical problem to be solved by the present invention is to provide a single photon detection device and a photon number resolution detection device capable of detecting an avalanche having an amplitude smaller than the amplitude of the capacitive response.

本発明が解決しようとする他の技術的課題は、アフターパルスが発生される確率が減少される単一光子検出装置及び光子数分解検出装置を提供することである。   Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a single photon detection device and a photon number resolution detection device in which the probability that an after pulse is generated is reduced.

本発明が解決しようとするその他の技術的課題は、光子を検出する速度が向上された単一光子検出装置及び光子数分解検出装置を提供することである。   Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a single photon detection device and a photon number resolving detection device with an improved speed for detecting photons.

本発明が解決しようとするその他の技術的課題は、ゲート信号の波形に影響が少ない単一光子検出装置及び光子数分解検出装置を提供することである。   Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a single photon detection device and a photon number resolution detection device that have little influence on the waveform of the gate signal.

本発明が解決しようとするその他の技術的課題は、ゲート信号周波数の連続的な変化が可能である単一光子検出装置及び光子数分解検出装置を提供することである。   Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a single photon detection device and a photon number resolution detection device capable of continuously changing the gate signal frequency.

本発明の実施形態による単一光子検出装置は、補助信号を発生させる補助信号発生部と、光子を受信して電気的である信号を出力する受光素子と、前記受光素子の出力信号及び前記補助信号を受信して合成する合成部と、前記合成部の合成信号を受信して前記光子の受信可否を判別する判別部と、を含む。   An apparatus for detecting a single photon according to an embodiment of the present invention includes an auxiliary signal generation unit that generates an auxiliary signal, a light receiving element that receives a photon and outputs an electrical signal, an output signal of the light receiving element, and the auxiliary signal A combining unit that receives and combines the signals; and a determination unit that receives the combined signal of the combining unit and determines whether the photons can be received.

実施形態において、前記受光素子はアバランシュフォトダイオード(Avalanche Photo Diode)であり、前記電気的な信号はアバランシュ信号を含む。   In the embodiment, the light receiving element is an avalanche photo diode, and the electrical signal includes an avalanche signal.

実施形態において、前記判別部はアバランシュ発生の可否を判別するアバランシュ判別器を含む。   In the embodiment, the discrimination unit includes an avalanche discriminator that discriminates whether or not avalanche is generated.

実施形態において、前記アバランシュ判別器の閾値は少なくとも前記アバランシュフォトダイオードの静電容量性応答の所定の振幅より高く設定される。   In an embodiment, the threshold of the avalanche discriminator is set to be higher than at least a predetermined amplitude of the capacitive response of the avalanche photodiode.

実施形態において、前記アバランシュフォトダイオードはゲーティッドガイガーモード(Gated Geiger Mode)で動作する。   In an embodiment, the avalanche photodiode operates in a gated Geiger mode.

実施形態において、ゲート信号を発生させ、前記ゲート信号を前記アバランシュフォトダイオードに伝達するゲート信号発生部をさらに含む。   The embodiment further includes a gate signal generation unit that generates a gate signal and transmits the gate signal to the avalanche photodiode.

実施形態において、前記アバランシュ信号或いは前記補助信号を時間的に整列する時間遅延部をさらに含む。   The embodiment further includes a time delay unit that temporally aligns the avalanche signal or the auxiliary signal.

実施形態において、前記アバランシュ信号、或いは前記補助信号の波形と振幅とを調節する調節部をさらに含む。   The embodiment further includes an adjustment unit that adjusts the waveform and amplitude of the avalanche signal or the auxiliary signal.

本発明の実施形態による光子数分解検出装置は、補助信号を発生させる補助信号発生部と、光子を受信して電気的な信号を出力する受光素子と、前記受光素子の出力信号及び前記補助信号を受信して合成する合成部と、及び前記合成部の合成信号を受信して前記受光素子が受信した前記光子の数を判別する光子数判別部を含む。   An apparatus for detecting the number of photons according to an embodiment of the present invention includes an auxiliary signal generating unit that generates an auxiliary signal, a light receiving element that receives a photon and outputs an electrical signal, an output signal of the light receiving element, and the auxiliary signal And a photon number discriminating unit for discriminating the number of the photons received by the light receiving element by receiving the synthesized signal of the synthesizing unit.

実施形態において、前記光子数判別部は前記合成信号を強さにしたがって区分して前記受信した光子の数を判別する。   In the embodiment, the photon number discriminating unit discriminates the number of received photons by classifying the combined signal according to strength.

実施形態において、前記光子数判別部は複数の閾値を有し、前記閾値の各々は少なくとも前記受光素子の静電容量性応答の所定の振幅より高く設定されまたN個(Nは自然数)の光子によって発生された前記合成信号を強さにしたがって区分できるように設定される。   In the embodiment, the photon number determination unit has a plurality of threshold values, and each of the threshold values is set to be higher than at least a predetermined amplitude of the capacitive response of the light receiving element, and N (N is a natural number) photons. Is set so that the synthesized signal generated by can be classified according to strength.

本発明の実施形態による単一光子検出装置或いは光子数分解検出装置は、静電容量性応答の振幅より小さい振幅のアバランシュを検出できる。
また、アフターパルスが発生される確率が減少される。
また、光子を検出する速度が向上される。
また、ゲート信号の波形に影響が少ない。
また、ゲート信号周波数が連続的な変化できる。
The single photon detection device or the photon number resolution detection device according to the embodiment of the present invention can detect an avalanche having an amplitude smaller than the amplitude of the capacitive response.
In addition, the probability that an after pulse is generated is reduced.
Also, the speed of detecting photons is improved.
In addition, there is little influence on the waveform of the gate signal.
In addition, the gate signal frequency can be continuously changed.

本発明の第1実施形態による単一光子検出装置を示した図面である。1 is a diagram illustrating a single photon detector according to a first embodiment of the present invention. アバランシュが発生しない場合に合成部に入/出力される信号を示す図面である。It is a figure which shows the signal input / output to a synthetic | combination part when avalanche does not generate | occur | produce. 静電容量性応答の振幅より小さい振幅のアバランシュが発生した場合に合成部に入/出力される信号を示す図面である。It is a figure which shows the signal input / output to a synthetic | combination part when the avalanche with an amplitude smaller than the amplitude of a capacitive response generate | occur | produces. 本発明の第1実施形態による単一光子検出装置の合成信号及びアバランシュ信号を判別する概念を示す図面である。4 is a diagram illustrating a concept of discriminating a combined signal and an avalanche signal of the single photon detection device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態による単一光子検出装置を示す図面である。6 is a diagram illustrating a single photon detection device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態による単一光子検出装置を示す図面である。6 is a diagram illustrating a single photon detector according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態による単一光子検出装置を示す図面である。7 is a diagram illustrating a single photon detection device according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による光子数分解検出装置を示す図面である。1 is a view showing a photon number decomposition detection apparatus according to a first embodiment of the present invention. 光子数分解検出装置の合成信号及び光子数を判別する概念を示す図面である。It is drawing which shows the concept which discriminate | determines the synthetic signal and photon number of a photon number decomposition | disassembly detection apparatus. 本発明の第2実施形態による光子数分解検出装置を示す図面である。5 is a view showing a photon number decomposition detection apparatus according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態による光子数分解検出装置を示す図面である。6 is a view showing a photon number decomposition detection apparatus according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4実施形態による光子数分解検出装置を示す図面である。It is drawing which shows the photon number decomposition detection apparatus by 4th Embodiment of this invention.

以下、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施できるように本発明の実施形態を添付された図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical idea of the present invention.

アバランシュフォトダイオード(APD:Avalanche Photo Diode)をゲーティッドガイガーモードに動作させるためにゲート信号を印加すれば、アバランシュフォトダイオード固有の静電容量性応答(Capacitive Response)が発生する。したがって、アバランシュフォトダイオードに光子が入力されてアバランシュ(電子沙汰、Avalanche)が発生する場合、アバランシュフォトダイオードの出力は静電容量性応答及びアバランシュ信号が合わせた信号になる。   When a gate signal is applied to operate an avalanche photodiode (APD) in a gated Geiger mode, a capacitive response (capacitive response) unique to the avalanche photodiode is generated. Therefore, when a photon is input to the avalanche photodiode and avalanche is generated, the output of the avalanche photodiode is a signal obtained by combining the capacitive response and the avalanche signal.

一般的なアバランシュフォトダイオードの静電容量性応答信号は周期的に振動(Oscillation)する形態を示し、その振動の振幅は時間にしたがって段々減殺し、充分な時間が過ぎた後には消滅される。   A capacitive response signal of a general avalanche photodiode shows a form of periodically oscillating (oscillation), and the amplitude of the vibration gradually decreases with time and disappears after a sufficient time has passed.

一般的に光子検出装置はアバランシュフォトダイオードを含むので、光子検出の時、このような静電容量性応答を考慮しなければならない。したがって、光子検出装置に含まれるアバランシュの発生可否を判別する装置は静電容量性応答の最大振幅より高く設定された閾値(Threshold Level)を有するようになる。結局、このような光子検出装置は光子の入力によって発生されるアバランシュ信号の中で、設定された閾値より高い振幅のアバランシュ信号が発生される場合のみを感知して光子の検出可否を決定する。即ち、一般的な光子検出装置は静電容量性応答の振幅より振幅が大きいアバランシュが発生する場合のみに光子検出及び光子計数(Photon Counting)が可能である。   Since a photon detection device generally includes an avalanche photodiode, such a capacitive response must be considered when detecting a photon. Therefore, the device for determining whether or not avalanche is included in the photon detection device has a threshold (Threshold Level) set higher than the maximum amplitude of the capacitive response. Eventually, such a photon detection device determines whether or not photons can be detected by sensing only when an avalanche signal having an amplitude higher than a set threshold is generated among avalanche signals generated by input of photons. That is, a general photon detection apparatus can perform photon detection and photon counting only when an avalanche having an amplitude larger than the amplitude of the capacitive response occurs.

しかし、振幅が大きいアバランシュはアフターパルスの発生確率を増加させ、これにしたがってデッドタイムも長く設定されなければならない。結局、振幅が大きいアバランシュはゲーティッドガイガーモードに動作されるアバランシュフォトダイオードを利用する光子検出装置が高速に光子を検出できない原因になる。光子検出装置が高速に光子を検出するためにアフターパルスの発生確率及びデッドタイムを減らすことが必要である。   However, an avalanche having a large amplitude increases the probability of after-pulse generation, and the dead time must be set longer accordingly. Eventually, the avalanche having a large amplitude causes a photon detection device using an avalanche photodiode operated in a gated Geiger mode to be unable to detect photons at high speed. In order for the photon detector to detect photons at high speed, it is necessary to reduce the after-pulse generation probability and dead time.

一般的な光子検出装置でアフターパルスの発生確率及びデッドタイムを発生は減らすためにはアバランシュフォトダイオードに印加するDC(Direct Current)バイアス(Bias)電圧及びゲート信号の大きさと幅等とを調整して振幅が小さいアバランシュが発生されなければならない。しかし、このような場合に静電容量性応答より振幅が小さいアバランシュは一般的な光子検出装置では検出するのが非常に難しい。一方、ゲーティッドガイガーモードでアバランシュフォトダイオードを高速に動作させるためにゲート信号の幅を非常に短くした場合、発生されるアバランシュの振幅が小さいので、アフターパルスが発生される確率が減る効果があるが、振幅が小さいアバランシュ信号は上述したように一般的な光子検出装置には検出するのが難しいので、結局、光子検出装置の高速動作が不可能である。   In order to reduce the after-pulse generation probability and dead time generation in a general photon detector, the DC (Direct Current) bias (Bias) voltage applied to the avalanche photodiode and the magnitude and width of the gate signal are adjusted. An avalanche with a small amplitude must be generated. However, in such a case, an avalanche having an amplitude smaller than that of the capacitive response is very difficult to detect with a general photon detector. On the other hand, when the width of the gate signal is made very short in order to operate the avalanche photodiode at high speed in the gated Geiger mode, the generated avalanche amplitude is small, so that the probability that an after pulse is generated is reduced. However, since an avalanche signal having a small amplitude is difficult to detect by a general photon detector as described above, it is impossible to operate the photon detector at high speed.

一般的な光子検出装置が有する上のような問題を解決するためにアバランシュフォトダイオードに印加されるゲート信号をサイン波形態に入力し、光検出装置の出力端に帯域除去フィルターを利用して出力信号に含まれた静電容量性応答を除去する方法がある。しかし、この方法はゲート信号がサイン波形態であるため、光子検出装置が低速に動作する場合、ゲート幅が非常に広くなり、これに光子検出の正確な時間測定が難しい短所があり、超高速に動作する場合帯域除去フィルターを通じて出力信号で静電容量性応答を分離するのが難しい短所がある。また、ゲート信号の周波数を連続的に変化させながら光子を検出するためには変化される周波数に対応して適当な帯域除去フィルターを実時間に取替えしなければならない短所がある。   In order to solve the above problems of general photon detection devices, the gate signal applied to the avalanche photodiode is input in the form of a sine wave and output using a band elimination filter at the output end of the photo detection device. There are ways to remove the capacitive response contained in the signal. However, since the gate signal is a sine wave form in this method, the gate width becomes very wide when the photon detection device operates at low speed, which has the disadvantage that accurate time measurement of photon detection is difficult, However, it is difficult to separate the capacitive response from the output signal through a band elimination filter. In addition, in order to detect photons while continuously changing the frequency of the gate signal, there is a disadvantage that an appropriate band elimination filter must be replaced in real time corresponding to the changed frequency.

一般的な光子検出装置が有する上のような問題を解決するためのその他の方法として、周期的に入力される連続された2つのゲート信号に対するアバランシュフォトダイオードの出力端を2つで分岐し、分岐された2つの信号との間に時間差異をおき、これらを差動回路(Differencing Circuit)に入力して2つの信号の差でアバランシュ信号を検出する方法がある。しかし、この方法で分岐された信号の間の時間遅延の調節は一般的に電線の長さに依存するためゲート信号の周波数を連続的に変化させる場合、時間遅延の調節が難しい。また、2つのゲート信号で同時にアバランシュが発生する場合には光子検出誤謬が発生できる。   As another method for solving the above-described problem of a general photon detection device, the output terminal of an avalanche photodiode for two consecutive gate signals periodically input is branched in two. There is a method in which a time difference is set between two branched signals and these signals are input to a differential circuit to detect an avalanche signal based on the difference between the two signals. However, since the adjustment of the time delay between signals branched in this way generally depends on the length of the electric wire, it is difficult to adjust the time delay when the frequency of the gate signal is continuously changed. Further, when avalanche occurs simultaneously with two gate signals, a photon detection error can occur.

(単一光子検出装置) (Single photon detector)

図1は本発明の第1実施形態による単一光子検出装置を示す図面である。図1を参照すれば、単一光子検出装置100はアバランシュフォトダイオードAPD、101、合成部102、補助信号発生部103、及びアバランシュ判別器104を含む。   FIG. 1 shows a single photon detection apparatus according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the single photon detection apparatus 100 includes avalanche photodiodes APD and 101, a synthesis unit 102, an auxiliary signal generation unit 103, and an avalanche discriminator 104.

アバランシュフォトダイオード101は光子を受信して電気的な信号を出力する受光素子(Light Receiving Element)を含む。光子が受信されて出力される電気的な信号PSはアバランシュ信号を含み、アバランシュフォトダイオード101は出力信号PSを合成部102に伝達する。   The avalanche photodiode 101 includes a light receiving element that receives a photon and outputs an electrical signal. The electrical signal PS received and output from the photon includes an avalanche signal, and the avalanche photodiode 101 transmits the output signal PS to the combining unit 102.

補助信号発生部103はアバランシュフォトダイオード101の静電容量性応答より振幅が小さい微弱なアバランシュ信号を効果的に検出するために補助信号ASを発生させ、発生された補助信号ASを合成部102に伝達する。   The auxiliary signal generation unit 103 generates an auxiliary signal AS in order to effectively detect a weak avalanche signal having an amplitude smaller than the capacitive response of the avalanche photodiode 101, and the generated auxiliary signal AS is sent to the synthesis unit 102. introduce.

合成部102はアバランシュフォトダイオード101から出力される出力信号PSを受信し、補助信号発生部103から出力される補助信号ASを受信する。合成部102はアバランシュフォトダイオードAPDの出力信号PS及び補助信号ASを合成し、合成信号MSをアバランシュ判別器104に伝達する。光子の入力によって、アバランシュが発生された場合に、合成信号MSの振幅はアバランシュが発生された部分で最大になる。   The synthesizer 102 receives the output signal PS output from the avalanche photodiode 101 and receives the auxiliary signal AS output from the auxiliary signal generator 103. The synthesizer 102 synthesizes the output signal PS of the avalanche photodiode APD and the auxiliary signal AS and transmits the synthesized signal MS to the avalanche discriminator 104. When an avalanche is generated by the input of a photon, the amplitude of the composite signal MS becomes maximum at the portion where the avalanche is generated.

アバランシュ判別器104は合成部102から合成信号MSを受信して受光素子であるアバランシュフォトダイオード101が光子を受信したか否かを判別する。   The avalanche discriminator 104 receives the synthesized signal MS from the synthesizer 102 and discriminates whether or not the avalanche photodiode 101 which is a light receiving element has received a photon.

図2はアバランシュが発生しない場合に、本発明の実施形態による単一光子検出装置100の合成部102に入/出力される信号を示す図面である。図2を参照すれば、アバランシュフォトダイオード101(図1参照)の出力信号PSは静電容量性応答のみを示し、上述したように静電容量性応答は周期的に振動する形態を示し、静電容量性応答の振幅が最も大きい地点は最初ピーク201地点になる。補助信号ASは補助信号発生部103で発生される信号であり、合成部102でアバランシュフォトダイオード101の出力信号PSと合成される。合成信号MSは上の2つの信号PS、ASを合成した信号であり、合成信号MSの振幅が最大になる地点202は静電容量性応答の振幅が最大になる最初ピーク201地点と同一である。   FIG. 2 is a diagram illustrating signals input / output to / from the combining unit 102 of the single photon detector 100 according to the embodiment of the present invention when no avalanche occurs. Referring to FIG. 2, the output signal PS of the avalanche photodiode 101 (see FIG. 1) shows only a capacitive response, and as described above, the capacitive response shows a form that periodically oscillates. The point with the largest amplitude of the capacitive response is the first peak 201 point. The auxiliary signal AS is a signal generated by the auxiliary signal generating unit 103 and is combined with the output signal PS of the avalanche photodiode 101 by the combining unit 102. The synthesized signal MS is a signal obtained by synthesizing the above two signals PS and AS, and the point 202 where the amplitude of the synthesized signal MS is maximized is the same as the first peak 201 point where the amplitude of the capacitive response is maximized. .

図3は静電容量性応答の振幅より小さい振幅のアバランシュが発生した場合に本発明の実施形態による単一光子検出装置100の合成部102に入/出力される信号を示す図面である。   FIG. 3 is a diagram illustrating signals input / output to / from the combining unit 102 of the single photon detector 100 according to the embodiment of the present invention when an avalanche having an amplitude smaller than that of the capacitive response occurs.

図3を参照すれば、アバランシュフォトダイオード101(図1参照)の出力信号PSは静電容量性応答及び光子の入力で発生したアバランシュ信号が合わせた信号である。上述したように静電容量性応答は周期的に振動する形態を示し、光子の入力で発生したアバランシュ信号が合わせている。アバランシュフォトダイオード出力信号PSの振幅が最も大きい地点は静電容量性応答の最初ピーク302地点になる。光子の入力で発生されたアバランシュ信号の振幅301は静電容量性応答の最大振幅より小さい。   Referring to FIG. 3, the output signal PS of the avalanche photodiode 101 (see FIG. 1) is a signal obtained by combining the capacitive response and the avalanche signal generated at the photon input. As described above, the capacitive response shows a form of periodically oscillating, and the avalanche signal generated by the input of the photon is matched. The point where the amplitude of the avalanche photodiode output signal PS is the largest is the first peak 302 point of the capacitive response. The amplitude 301 of the avalanche signal generated at the photon input is less than the maximum amplitude of the capacitive response.

図2と異なりに、合成信号MSの振幅が最大になる地点303はアバランシュが発生された地点と同一であり、その時の振幅は静電容量性応答の最大振幅302より大きい。したがって、本発明の実施形態による光子検出装置は光子の入力で発生されるアバランシュ信号の振幅301が静電容量性応答の最大振幅302より小さい場合でも、アバランシュの発生可否を検出し、これに光子の入力可否を検出することができる。   Unlike FIG. 2, the point 303 where the amplitude of the composite signal MS is maximum is the same as the point where the avalanche is generated, and the amplitude at that time is larger than the maximum amplitude 302 of the capacitive response. Therefore, the photon detection device according to the embodiment of the present invention detects whether or not avalanche is generated even when the amplitude 301 of the avalanche signal generated by the input of the photon is smaller than the maximum amplitude 302 of the capacitive response, and Can be detected.

一般的な光子検出装置は、静電容量性応答の最大振幅より高く設定された閾値を有することによって微弱なアバランシュの発生可否を検出するのが難しい。   It is difficult for a general photon detection device to detect whether or not a weak avalanche is generated by having a threshold value set higher than the maximum amplitude of the capacitive response.

反面に、本発明の実施形態による単一光子検出装置100は、図3に示したように補助信号ASを利用して合成信号MSを発生し、発生された合成信号MSからアバランシュピーク303検出することができる。このため、本発明による単一光子検出装置100は静電容量性応答の最大振幅より高く設定された閾値を有しても微弱なアバランシュの発生可否を検出することができる。   On the other hand, the single photon detection apparatus 100 according to the embodiment of the present invention generates the composite signal MS using the auxiliary signal AS as shown in FIG. 3, and detects the avalanche peak 303 from the generated composite signal MS. be able to. For this reason, the single photon detection apparatus 100 according to the present invention can detect whether or not a weak avalanche is generated even if the threshold value is set higher than the maximum amplitude of the capacitive response.

図4は本発明の実施形態による単一光子検出装置100の合成信号MS及びアバランシュ信号を判別する概念を示す図面である。図4を参照すれば、合成信号MSは時間によって連続的であり、アバランシュ判別器104の閾値402は一定である。   FIG. 4 is a diagram illustrating a concept of discriminating the combined signal MS and the avalanche signal of the single photon detection apparatus 100 according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the composite signal MS is continuous with time, and the threshold 402 of the avalanche discriminator 104 is constant.

合成信号MSはアバランシュ判別器104に入力される信号であり、アバランシュ判別器104は設定された閾値402より振幅が大きい信号が入力される場合を感知する。アバランシュ判別器104の閾値402は入力される光子がないのでアバランシュが発生されない場合の合成信号MSが有する最大振幅403、404より高く設定される。   The composite signal MS is a signal input to the avalanche discriminator 104, and the avalanche discriminator 104 senses a case where a signal having an amplitude larger than the set threshold 402 is input. The threshold 402 of the avalanche discriminator 104 is set to be higher than the maximum amplitudes 403 and 404 of the combined signal MS when no avalanche is generated because there is no photon input.

図4の合成部102の合成信号MSは図2及び図3で説明したように補助信号AS及びアバランシュフォトダイオード出力信号PSが合成された信号である。図4で合成信号MSは3つの振動形態の波形を含み、波形の各々の振幅は時間にしたがって段々減殺する。光子の入力がない場合である第1番目波形の最大振幅403はアバランシュ判別器104の閾値402より小さく、光子の入力がある場合である第2番目波形の最大振幅401はアバランシュ判別器104の閾値402より大きく、光子の入力がない場合である第3番目波形の最大振幅404はアバランシュ判別器104の閾値402より小さい。   The combined signal MS of the combining unit 102 in FIG. 4 is a signal obtained by combining the auxiliary signal AS and the avalanche photodiode output signal PS as described with reference to FIGS. In FIG. 4, the synthesized signal MS includes waveforms of three vibration forms, and the amplitude of each waveform is gradually reduced according to time. The maximum amplitude 403 of the first waveform when there is no photon input is smaller than the threshold 402 of the avalanche discriminator 104, and the maximum amplitude 401 of the second waveform when there is a photon input is the threshold of the avalanche discriminator 104. The maximum amplitude 404 of the third waveform, which is greater than 402 and no photon input, is smaller than the threshold 402 of the avalanche discriminator 104.

図4で光子の入力で静電容量性応答の最大振幅より小さい微弱なアバランシュが発生した場合である第2番目波形の最大振幅401はアバランシュ判別器104の閾値402より大きいので、結局アバランシュ判別器104は第2番目波形の入力で光子の入力によるアバランシュが発生されたことを判別し、これに光子検出装置は光子の存在を検出するようになる。そして、残りの第1番目及び第3番目波形の最大振幅403、404はアバランシュ判別器104の閾値402より小さいので、アバランシュ判別器104は光子の入力によるアバランシュの発生が無いことと判別し、これに光子検出装置は光子の存在しないことを検出するようになる。   In FIG. 4, the maximum amplitude 401 of the second waveform, which is a case where a weak avalanche smaller than the maximum amplitude of the capacitive response is generated by the input of the photon, is larger than the threshold 402 of the avalanche discriminator 104, so that it is eventually Reference numeral 104 indicates that the avalanche is generated by the input of the photon at the input of the second waveform, and the photon detection device detects the presence of the photon. Since the maximum amplitudes 403 and 404 of the remaining first and third waveforms are smaller than the threshold 402 of the avalanche discriminator 104, the avalanche discriminator 104 discriminates that no avalanche is generated due to the input of photons, and this The photon detection device detects that no photon is present.

図5は本発明の第2実施形態による単一光子検出装置500を示す図面である。図5を参照すれば、単一光子検出装置500はアバランシュフォトダイオード101、合成部102、補助信号発生部103、アバランシュ判別器104及びゲート信号発生部501を含む。   FIG. 5 illustrates a single photon detector 500 according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the single photon detector 500 includes an avalanche photodiode 101, a combiner 102, an auxiliary signal generator 103, an avalanche discriminator 104, and a gate signal generator 501.

図5の単一光子検出装置500は図1の単一光子検出装置100を含み、ゲート信号発生部501をさらに含む。ゲート信号発生部501を除外した残りの構成要素であるアバランシュフォトダイオード101、合成部102、補助信号発生部103、及びアバランシュ判別器104は図1と同一であり、先に図1で説明したので具体的な説明は省略する。   A single photon detection apparatus 500 of FIG. 5 includes the single photon detection apparatus 100 of FIG. 1, and further includes a gate signal generation unit 501. The remaining components excluding the gate signal generation unit 501, which are the avalanche photodiode 101, the synthesis unit 102, the auxiliary signal generation unit 103, and the avalanche discriminator 104 are the same as those in FIG. Detailed description is omitted.

アバランシュフォトダイオード101は量子効率(Quantum Efficiency)が低く、アフターパルスが発生する確率が高いので、一般的にゲーティッドガイガーモードに利用される。   Since the avalanche photodiode 101 has a low quantum efficiency and a high probability of after-pulse generation, it is generally used in a gated Geiger mode.

ゲート信号発生部501はアバランシュフォトダイオード101をゲーティッドガイガーモードで動作させるためのゲート信号を発生させ、発生されたゲート信号をアバランシュフォトダイオード101に伝達する。   The gate signal generator 501 generates a gate signal for operating the avalanche photodiode 101 in the gated Geiger mode, and transmits the generated gate signal to the avalanche photodiode 101.

ゲーティッドガイガーモードで動作する一般的な光子検出装置では先に説明したアフターパルス及びデッドタイムによってゲート信号の周波数及び光子を検出する速度が低く制限される。しかし、本発明の第2実施形態による光子検出装置500ではアバランシュフォトダイオード101をゲーティッドガイガーモードに動作させても、補助信号ASを利用して微弱なアバランシュ信号を検出できるので、先に説明したアフターパルス及びデッドタイムによって、アバランシュフォトダイオード101に印加されるゲート信号の周波数が低く制限されない。即ち、静電容量性応答より小さい振幅を有する微弱なアバランシュが発生した場合にもアバランシュ発生可否を判別して光子を検出できるので、ゲーティッドガイガーモードでも本発明の光子検出装置500は高速に動作できる。   In a general photon detection apparatus operating in the gated Geiger mode, the frequency of the gate signal and the speed of detecting the photons are limited to be low by the after pulse and the dead time described above. However, the photon detection device 500 according to the second embodiment of the present invention can detect a weak avalanche signal using the auxiliary signal AS even when the avalanche photodiode 101 is operated in the gated Geiger mode. The frequency of the gate signal applied to the avalanche photodiode 101 is not limited by the after pulse and the dead time. That is, even when a weak avalanche having an amplitude smaller than that of the capacitive response is generated, it is possible to detect whether or not avalanche is generated and to detect the photons. it can.

図6は本発明の第3実施形態による単一光子検出装置600を示す図面である。図6を参照すれば、単一光子検出装置600はアバランシュフォトダイオード101、合成部102、補助信号発生部103、アバランシュ判別器104、ゲート信号発生部501及び時間遅延部601を含む。   FIG. 6 is a diagram illustrating a single photon detection apparatus 600 according to a third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the single photon detector 600 includes an avalanche photodiode 101, a combiner 102, an auxiliary signal generator 103, an avalanche discriminator 104, a gate signal generator 501, and a time delay unit 601.

図6の単一光子検出装置600は図5の単一光子検出装置500を含み、時間遅延部601をさらに含む。時間遅延部601を除外した残りの構成要素であるアバランシュフォトダイオード101、合成部102、補助信号発生部103、アバランシュ判別器104、及びゲート信号発生部501は図5と同一であり、先に図1及び図5で説明したので、具体的な説明は省略する。   The single photon detection apparatus 600 of FIG. 6 includes the single photon detection apparatus 500 of FIG. 5 and further includes a time delay unit 601. The remaining components excluding the time delay unit 601 are the avalanche photodiode 101, the synthesis unit 102, the auxiliary signal generation unit 103, the avalanche discriminator 104, and the gate signal generation unit 501, which are the same as those in FIG. Since it demonstrated in 1 and FIG. 5, concrete description is abbreviate | omitted.

合成部102はアバランシュフォトダイオード101の出力信号PS及び補助信号ASを受信し、2つの信号を合成して合成信号MSを出力する。合成信号MSの振幅がアバランシュ信号のピーク地点で最大になる場合、アバランシュの発生可否を判別することがさらに容易である。したがって、2つの信号が合成されるとき、アバランシュ信号が存在する位置(アバランシュ発生位置)或いは補助信号ASの位置が時間的に整列される必要がある。   The combining unit 102 receives the output signal PS and the auxiliary signal AS of the avalanche photodiode 101, combines the two signals, and outputs a combined signal MS. When the amplitude of the synthesized signal MS becomes maximum at the peak point of the avalanche signal, it is further easier to determine whether or not avalanche is generated. Therefore, when the two signals are combined, the position where the avalanche signal exists (avalanche generation position) or the position of the auxiliary signal AS needs to be aligned in time.

時間遅延部601はアバランシュフォトダイオード101の出力信号PS或いは補助信号ASが時間的に整列されて合成されるように合成部102を制御する。時間遅延部601の制御によって合成信号MSはアバランシュが発生された地点で最大振幅を有するようになり、アバランシュ判別器104は合成信号MSを受信して設定された閾値より大きい振幅を有する合成信号MSを判別する。したがって、光子検出装置600はアバランシュの発生及び光子の入力を検出するようになる。また、光子検出装置600は図5の光子検出装置500と同様にゲーティッドガイガーモードでゲート信号の周波数が低く制限されないため、高速に光子を検出することができる。   The time delay unit 601 controls the combining unit 102 so that the output signal PS or the auxiliary signal AS of the avalanche photodiode 101 is combined in time alignment. The composite signal MS has the maximum amplitude at the point where the avalanche is generated under the control of the time delay unit 601, and the avalanche discriminator 104 receives the composite signal MS and has a composite signal MS having an amplitude larger than a set threshold. Is determined. Therefore, the photon detector 600 detects the occurrence of avalanche and the input of photons. Further, like the photon detection device 500 of FIG. 5, the photon detection device 600 can detect photons at high speed because the frequency of the gate signal is not limited to be low in the gated Geiger mode.

図7は本発明の第4実施形態による単一光子検出装置700を示す図面である。図7を参照すれば、単一光子検出装置700はアバランシュフォトダイオード101、合成部102、補助信号発生部103、アバランシュ判別器104、ゲート信号発生部501、時間遅延部601及び調節部701を含む。   FIG. 7 illustrates a single photon detection apparatus 700 according to a fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the single photon detection apparatus 700 includes an avalanche photodiode 101, a synthesis unit 102, an auxiliary signal generation unit 103, an avalanche discriminator 104, a gate signal generation unit 501, a time delay unit 601, and an adjustment unit 701. .

図7の単一光子検出装置700は図6の単一光子検出装置600を含み、調節部701をさらに含む。調節部701を除外した残りの構成要素であるアバランシュフォトダイオード101、合成部102、補助信号発生部103、アバランシュ判別器104、ゲート信号発生部501及び時間遅延部601は図6と同一であり、先に図1、図5及び図6で説明したので、具体的な説明は省略する。   The single photon detection device 700 of FIG. 7 includes the single photon detection device 600 of FIG. 6 and further includes an adjustment unit 701. The remaining components excluding the adjustment unit 701, which are the avalanche photodiode 101, the synthesis unit 102, the auxiliary signal generation unit 103, the avalanche discriminator 104, the gate signal generation unit 501, and the time delay unit 601, are the same as in FIG. Since it was previously described with reference to FIGS. 1, 5, and 6, a detailed description thereof will be omitted.

合成部102はアバランシュフォトダイオード101の出力信号PS及び補助信号ASを受信し、2つの信号PS、ASを合成して出力MSする。合成信号MSの振幅がアバランシュ信号のピーク地点で最大になる場合、アバランシュの発生可否を判別することがさらに容易である。したがって、2つの信号PS、ASが合成されるとき、アバランシュ信号が存在する位置(アバランシュ発生位置)、或いは補助信号ASの位置が時間的に整列される必要があり、これと共に2つの信号PS、ASの時間的な整列のみでなくアバランシュフォトダイオード101の出力信号PS或いは補助信号ASの模様及び振幅が調節される必要がある。   The synthesizer 102 receives the output signal PS and the auxiliary signal AS of the avalanche photodiode 101, synthesizes the two signals PS and AS, and outputs MS. When the amplitude of the synthesized signal MS becomes maximum at the peak point of the avalanche signal, it is further easier to determine whether or not avalanche is generated. Therefore, when the two signals PS and AS are combined, the position where the avalanche signal exists (avalanche generation position) or the position of the auxiliary signal AS needs to be aligned in time, and the two signals PS, In addition to the temporal alignment of AS, the pattern and amplitude of the output signal PS or auxiliary signal AS of the avalanche photodiode 101 need to be adjusted.

調節部701はアバランシュフォトダイオード101の出力信号PS或いは補助信号ASの模様及び振幅が調節されて合成されるように合成部102を制御する。調節部701及び時間遅延部601の制御に合成信号MSはアバランシュが発生された地点で最大振幅を有し、アバランシュ判別器104は合成信号MSを受信して設定された閾値より大きい振幅を有する合成信号MSを判別する。したがって、光子検出装置700はアバランシュの発生及び光子の入力を検出するようになる。また、光子検出装置700は図5及び図6の光子検出装置500、600と同様にゲーティッドガイガーモードでゲート信号の周波数が低く制限されないため、高速に光子を検出することができる。   The adjusting unit 701 controls the combining unit 102 so that the pattern and amplitude of the output signal PS or the auxiliary signal AS of the avalanche photodiode 101 are adjusted and combined. The combined signal MS has the maximum amplitude at the point where the avalanche is generated under the control of the adjusting unit 701 and the time delay unit 601, and the avalanche discriminator 104 receives the combined signal MS and has a larger amplitude than the set threshold. The signal MS is discriminated. Therefore, the photon detection device 700 detects avalanche generation and photon input. In addition, the photon detection device 700 can detect photons at high speed because the frequency of the gate signal is not limited to a low value in the gated Geiger mode, similarly to the photon detection devices 500 and 600 of FIGS.

(光子数分解検出装置) (Photon number resolution detector)

図8は本発明の第1実施形態による光子数分解検出装置を示す図面である。図8を参照すれば、光子数分解検出装置800はアバランシュフォトダイオードAPD、801、合成部802、補助信号発生部803、及び光子数判別部804を含む。   FIG. 8 is a view showing a photon number decomposition detection apparatus according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the photon number resolution detection apparatus 800 includes avalanche photodiodes APD and 801, a synthesis unit 802, an auxiliary signal generation unit 803, and a photon number determination unit 804.

アバランシュフォトダイオード801は光子を受信して電気的な信号を出力する受光素子を含む。光子の受信にしたがって発生された出力信号PSはアバランシュ信号を含み、アバランシュフォトダイオード801は出力信号PSを合成部802に伝達する。   The avalanche photodiode 801 includes a light receiving element that receives a photon and outputs an electrical signal. The output signal PS generated according to the reception of the photon includes an avalanche signal, and the avalanche photodiode 801 transmits the output signal PS to the combining unit 802.

補助信号発生部803は補助信号ASを発生させ、発生された補助信号ASを合成部802に伝達する。   The auxiliary signal generation unit 803 generates the auxiliary signal AS and transmits the generated auxiliary signal AS to the synthesis unit 802.

合成部802はアバランシュフォトダイオード801から出力された信号PSを受信し、補助信号発生部803から出力された補助信号ASを受信する。合成部802は受信された出力信号PS及び補助信号ASを合成し、合成信号MSを光子数判別部804に伝達する。光子の入力によってアバランシュが発生された場合に合成信号MSの振幅はアバランシュが発生された部分で最大になる。   The synthesizer 802 receives the signal PS output from the avalanche photodiode 801 and receives the auxiliary signal AS output from the auxiliary signal generator 803. The combining unit 802 combines the received output signal PS and auxiliary signal AS, and transmits the combined signal MS to the photon number determining unit 804. When an avalanche is generated by the input of a photon, the amplitude of the composite signal MS is maximized at the portion where the avalanche is generated.

光子数判別部804は合成信号MSを受信して受光素子であるアバランシュフォトダイオード801が受信した光子の数を判別する。光子数判別部804は合成信号MSの強さにしたがってアバランシュフォトダイオード801が受信した光子の数を判別でき、合成信号MSの強さにしたがう区分方法として合成信号MSの最大振幅にしたがって区分する方法が利用され得る。   The photon number discriminating unit 804 receives the composite signal MS and discriminates the number of photons received by the avalanche photodiode 801 as a light receiving element. The photon number discriminating unit 804 can discriminate the number of photons received by the avalanche photodiode 801 according to the strength of the synthesized signal MS, and classify according to the maximum amplitude of the synthesized signal MS as a sorting method according to the strength of the synthesized signal MS. Can be used.

図9は本発明の実施形態による光子数分解検出装置の合成信号及び光子数を判別する概念を示す図面である。図9を参照すれば、合成信号MSは補助信号AS及びアバランシュフォトダイオード801の出力信号PSを合成した信号であり、光子数判別部804は3つの閾値901a、902a、903aを有する。   FIG. 9 is a view showing a concept of discriminating the composite signal and the number of photons of the photon number decomposition detection apparatus according to the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, the synthesized signal MS is a signal obtained by synthesizing the auxiliary signal AS and the output signal PS of the avalanche photodiode 801, and the photon number discriminating unit 804 has three threshold values 901a, 902a, and 903a.

微弱なアバランシュ信号の振幅は不連続的な特性を有し、このような不連続的な特性はアバランシュフォトダイオード801に入力される光子の個数と直接的な関連がある。即ち、アバランシュ信号の振幅はアバランシュフォトダイオード801に入力される光子の個数に比例し、結局アバランシュ信号を含むアバランシュフォトダイオード801の出力信号PSの振幅もアバランシュフォトダイオード801に入力される光子の個数に比例する。したがって、最終的にアバランシュフォトダイオード出力PSを含む合成信号MSの最大振幅901、902、903もアバランシュフォトダイオード801に入力される光子の個数に比例する。   The amplitude of a weak avalanche signal has a discontinuous characteristic, and such a discontinuous characteristic is directly related to the number of photons input to the avalanche photodiode 801. That is, the amplitude of the avalanche signal is proportional to the number of photons input to the avalanche photodiode 801, and eventually the amplitude of the output signal PS of the avalanche photodiode 801 including the avalanche signal is also equal to the number of photons input to the avalanche photodiode 801. Proportional. Therefore, the maximum amplitudes 901, 902, and 903 of the combined signal MS that finally include the avalanche photodiode output PS are also proportional to the number of photons input to the avalanche photodiode 801.

図9で、3つの閾値901a、902a、903aはアバランシュフォトダイオード801に入力される光子の個数に比例する合成信号MSの最大振幅にしたがって区分できるように設定される。合成信号MSの最大振幅が最も低い場合、903はアバランシュフォトダイオード801に入力される光子の個数が1個である場合であり、合成信号MSの最大振幅が中間の高さである場合、902はアバランシュフォトダイオード801に入力される光子の個数が2個である場合であり、合成信号MSの最大振幅が最も高い場合、901はアバランシュフォトダイオード801に入力される光子の個数が3個である場合である。   In FIG. 9, the three threshold values 901a, 902a, and 903a are set so that they can be classified according to the maximum amplitude of the combined signal MS proportional to the number of photons input to the avalanche photodiode 801. When the maximum amplitude of the composite signal MS is the lowest, 903 is when the number of photons input to the avalanche photodiode 801 is one, and when the maximum amplitude of the composite signal MS is an intermediate height, 902 is This is a case where the number of photons input to the avalanche photodiode 801 is two. When the maximum amplitude of the composite signal MS is the highest, 901 is a case where the number of photons input to the avalanche photodiode 801 is three. It is.

合成信号MSの最大振幅にしたがって区分して光子の個数を分解検出する装置で光子を計数する(counting)単位個数は必要によって2個、3個等に調整可能である。単位個数を調整して光子数を分解検出するためには光子数判別部804の閾値を調整すれば十分である。   The number of units for counting photons by a device that decomposes and detects the number of photons by dividing according to the maximum amplitude of the combined signal MS can be adjusted to 2, 3 or the like as necessary. It is sufficient to adjust the threshold value of the photon number discriminating unit 804 in order to adjust the unit number and detect the number of photons.

光子の個数を分解して検出する光子数分解検出装置は静電容量性応答より振幅が小さい微弱なアバランシュの発生を検出できなければならない。したがって、本発明の実施形態による光子数分解検出装置はアバランシュフォトダイオード801に任意の個数(自然数)の光子が入力される場合、光子が入力されたことだけでなく、入力された光子が何個であるかも容易に検出が可能である。   A photon number resolving detection apparatus that decomposes and detects the number of photons must be able to detect the occurrence of a weak avalanche having an amplitude smaller than that of the capacitive response. Therefore, in the photon number resolving and detecting apparatus according to the embodiment of the present invention, when an arbitrary number (natural number) of photons are input to the avalanche photodiode 801, not only the number of photons input but also the number of input photons. It can be easily detected.

図10は本発明の第2実施形態による光子数分解検出装置を示す図面である。図10を参照すれば、光子数分解検出装置1000はアバランシュフォトダイオード801、合成部802、補助信号発生部803、光子数判別部804及びゲート信号発生部1001を含む。   FIG. 10 is a view illustrating a photon number resolution detection apparatus according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, the photon number resolution detection apparatus 1000 includes an avalanche photodiode 801, a synthesis unit 802, an auxiliary signal generation unit 803, a photon number determination unit 804, and a gate signal generation unit 1001.

図10の光子数分解検出装置1000は図8の光子数分解検出装置800を含み、ゲート信号発生部1001をさらに含む。ゲート信号発生部1001を除外した残りの構成要素であるアバランシュフォトダイオード801、合成部802、補助信号発生部803、及び光子数判別部804は図8と同一であり、先に図8で説明したので、具体的な説明は省略する。   10 includes the photon number decomposition detection apparatus 800 of FIG. 8 and further includes a gate signal generation unit 1001. The remaining components excluding the gate signal generation unit 1001, which are the avalanche photodiode 801, the synthesis unit 802, the auxiliary signal generation unit 803, and the photon number determination unit 804, are the same as those in FIG. Therefore, a specific description is omitted.

アバランシュフォトダイオード801は量子効率が低く、アフターパルスが発生する確率が高いので、一般的にゲーティッドガイガーモードで利用される。   Since the avalanche photodiode 801 has a low quantum efficiency and a high probability of after-pulse generation, it is generally used in a gated Geiger mode.

ゲート信号発生部1001はアバランシュフォトダイオード801をゲーティッドガイガーモードに動作させるためのゲート信号を発生させ、発生されたゲート信号をアバランシュフォトダイオード801に伝達する。   The gate signal generation unit 1001 generates a gate signal for causing the avalanche photodiode 801 to operate in the gated Geiger mode, and transmits the generated gate signal to the avalanche photodiode 801.

ゲーティッドガイガーモードで動作する一般的な光子数分解検出装置では先に説明したアフターパルス及びデッドタイムによってゲート信号の周波数及び光子を検出する速度が低く制限される。しかし、本発明の第2実施形態による光子数分解検出装置1000ではアバランシュフォトダイオード801をゲーティッドガイガーモードに動作させても、補助信号ASを利用して微弱なアバランシュ信号を検出できるので、先に説明したアフターパルス及びデッドタイムによってアバランシュフォトダイオード801に印加されるゲート信号の周波数が低く制限されない。即ち、静電容量性応答より小さい振幅を有する微弱なアバランシュが発生した場合にもアバランシュ発生可否を判別して光子の入力及び入力された光子の個数を検出できるので、ゲーティッドガイガーモードでも本発明の光子数分解検出装置1000は高速に動作できる。   In a general photon number resolving detection apparatus operating in the gated Geiger mode, the frequency of the gate signal and the speed of detecting the photons are limited to be low by the after pulse and the dead time described above. However, the photon number resolving detection apparatus 1000 according to the second embodiment of the present invention can detect a weak avalanche signal using the auxiliary signal AS even if the avalanche photodiode 801 is operated in the gated Geiger mode. The frequency of the gate signal applied to the avalanche photodiode 801 is not limited to be low due to the described after pulse and dead time. That is, even when a weak avalanche having an amplitude smaller than the capacitive response is generated, whether or not avalanche is generated can be determined and the number of photons input and the number of input photons can be detected. The photon number resolution detection apparatus 1000 can operate at high speed.

図11は本発明の第3実施形態による光子数分解検出装置を示す図面である。図11を参照すれば、光子数分解検出装置1100はアバランシュフォトダイオード801、合成部802、補助信号発生部803、光子数判別部804、ゲート信号発生部1001及び時間遅延部1101を含む。   FIG. 11 illustrates a photon number resolution detection apparatus according to a third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, the photon number resolution detection apparatus 1100 includes an avalanche photodiode 801, a synthesis unit 802, an auxiliary signal generation unit 803, a photon number determination unit 804, a gate signal generation unit 1001, and a time delay unit 1101.

図11の光子数分解検出装置1100は図10の光子数分解検出装置1100を含み、時間遅延部1101をさらに含む。時間遅延部1101を除外した残りの構成要素であるアバランシュフォトダイオード801、合成部802、補助信号発生部803、光子数判別部804及びゲート信号発生部1001は図10と同一であり、先に図8及び図10で説明したので具体的な説明は省略する。   A photon number decomposition detection apparatus 1100 in FIG. 11 includes the photon number decomposition detection apparatus 1100 in FIG. 10, and further includes a time delay unit 1101. The remaining components excluding the time delay unit 1101, which are the avalanche photodiode 801, the synthesis unit 802, the auxiliary signal generation unit 803, the photon number determination unit 804, and the gate signal generation unit 1001, are the same as those in FIG. Since it demonstrated in FIG.8 and FIG.10, specific description is abbreviate | omitted.

合成部802はアバランシュフォトダイオード801の出力信号PS及び補助信号ASを受信し、2つの信号を合成して合成信号MSを出力する。合成信号MSの振幅がアバランシュ信号のピーク地点で最大になる場合、アバランシュの発生可否を判別することがさらに容易である。したがって、2つの信号が合成されるとき、アバランシュ信号が存在する位置(アバランシュ発生位置)或いは補助信号ASの位置が時間的に整列される必要がある。   The combiner 802 receives the output signal PS and the auxiliary signal AS of the avalanche photodiode 801, combines the two signals, and outputs a combined signal MS. When the amplitude of the synthesized signal MS becomes maximum at the peak point of the avalanche signal, it is further easier to determine whether or not avalanche is generated. Therefore, when the two signals are combined, the position where the avalanche signal exists (avalanche generation position) or the position of the auxiliary signal AS needs to be aligned in time.

時間遅延部1101はアバランシュフォトダイオード801の出力信号PS或いは補助信号ASが時間的に整列されて合成されるように合成部802を制御する。時間遅延部1101の制御によって合成信号MSはアバランシュが発生された地点で最大振幅を有し、光子数判別部804は合成信号MSを受信して設定された閾値より大きい振幅を有する合成信号MSを判別する。したがって、光子数分解検出装置1100はアバランシュの発生、光子の入力及び入力された光子の個数検出するようになる。   The time delay unit 1101 controls the combining unit 802 so that the output signal PS or the auxiliary signal AS of the avalanche photodiode 801 is combined in time. The composite signal MS has the maximum amplitude at the point where the avalanche is generated under the control of the time delay unit 1101, and the photon number discriminating unit 804 receives the composite signal MS and receives the composite signal MS having an amplitude larger than a set threshold. Determine. Accordingly, the photon number resolution detection apparatus 1100 detects avalanche generation, photon input, and the number of input photons.

また、光子数分解検出装置1100は図10の光子数分解検出装置1000と同様にゲーティッドガイガーモードでゲート信号の周波数が低く制限されないため、高速に光子を検出することができる。   In addition, the photon number resolution detection apparatus 1100 can detect photons at high speed because the frequency of the gate signal is not limited to a low value in the gated Geiger mode, similar to the photon number resolution detection apparatus 1000 of FIG.

図12は本発明の第4実施形態による光子数分解検出装置を示す図面である。図12を参照すれば、光子数分解検出装置1200はアバランシュフォトダイオード801、合成部802、補助信号発生部803、光子数判別部804、ゲート信号発生部1001、時間遅延部1101及び調節部1201を含む。   FIG. 12 is a view illustrating a photon number resolution detection apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 12, a photon number resolution detection apparatus 1200 includes an avalanche photodiode 801, a synthesis unit 802, an auxiliary signal generation unit 803, a photon number determination unit 804, a gate signal generation unit 1001, a time delay unit 1101, and an adjustment unit 1201. Including.

図12の光子数分解検出装置1200は図11の光子数分解検出装置1100を含み、調節部1201をさらに含む。調節部1201を除外した残りの構成要素であるアバランシュフォトダイオード801、合成部802、補助信号発生部803、光子数判別部804、ゲート信号発生部1001、及び時間遅延部1101は図11と同一であり、先に図8、図10及び図11で説明したので、具体的な説明は省略する。   12 includes the photon number resolution detection apparatus 1100 of FIG. 11 and further includes an adjustment unit 1201. The remaining components excluding the adjustment unit 1201, which are the avalanche photodiode 801, the synthesis unit 802, the auxiliary signal generation unit 803, the photon number determination unit 804, the gate signal generation unit 1001, and the time delay unit 1101 are the same as those in FIG. Yes, since it was previously described with reference to FIGS. 8, 10, and 11, a detailed description thereof will be omitted.

合成部802はアバランシュフォトダイオード801の出力信号PS及び補助信号ASを受信し、2つの信号を合成して合成信号MSを出力する。合成信号MSの振幅がアバランシュ信号のピーク地点で最大になる場合、アバランシュの発生可否を判別することがさらに容易である。したがって、2つの信号が合成されるとき、アバランシュ信号が存在する位置(アバランシュ発生位置)或いは補助信号ASの位置が時間的に整列される必要があり、これと共に2つの信号の時間的な整列のみでなくアバランシュフォトダイオード801の出力信号PS或いは補助信号ASの模様及び振幅が調節される必要がある。   The combiner 802 receives the output signal PS and the auxiliary signal AS of the avalanche photodiode 801, combines the two signals, and outputs a combined signal MS. When the amplitude of the synthesized signal MS becomes maximum at the peak point of the avalanche signal, it is further easier to determine whether or not avalanche is generated. Therefore, when the two signals are combined, the position where the avalanche signal exists (avalanche generation position) or the position of the auxiliary signal AS needs to be aligned in time, and only the time alignment of the two signals together with this. Instead, the pattern and amplitude of the output signal PS or the auxiliary signal AS of the avalanche photodiode 801 need to be adjusted.

調節部1201はアバランシュフォトダイオード801の出力信号PS或いは補助信号ASの模様及び振幅が調節されて合成されるように合成部802を制御する。調節部1201及び時間遅延部1101の制御による合成信号MSはアバランシュが発生された地点で最大振幅を有し、光子数判別部804は合成信号MSを受信して設定された閾値より大きい振幅を有する合成信号MSを判別する。したがって、光子数分解検出装置1200はアバランシュの発生、光子の入力及び入力された光子の個数を検出するようになる。また、光子数分解検出装置1200は図10及び図11の光子数分解検出装置1000、1100と同様にゲーティッドガイガーモードでゲート信号の周波数が低く制限されないため、高速に光子を検出することができる。   The adjusting unit 1201 controls the combining unit 802 so that the pattern and amplitude of the output signal PS or the auxiliary signal AS of the avalanche photodiode 801 are adjusted and combined. The combined signal MS controlled by the adjusting unit 1201 and the time delay unit 1101 has a maximum amplitude at the point where the avalanche is generated, and the photon number determining unit 804 has an amplitude larger than a threshold set by receiving the combined signal MS. The composite signal MS is determined. Therefore, the photon number resolution detection apparatus 1200 detects the occurrence of avalanche, the input of photons, and the number of input photons. In addition, the photon number resolution detection apparatus 1200 can detect photons at high speed because the frequency of the gate signal is not limited to a low level in the gated Geiger mode, similar to the photon number resolution detection apparatuses 1000 and 1100 of FIGS. .

一方、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲で逸脱しない限度内で様々に変形できる。例えば、アバランシュフォトダイオード、合成部、補助信号発生部、及びアバランシュ判別器及び光子数判別部等の細部的な回路構成や前後端の連結関係は利用環境や用度にしたがって多様に変化或いは変形できる。したがって、本発明の範囲は上述した実施形態に限定されて定まれてはならないし、後述する特許請求の範囲のみでなくこの発明の特許請求の範囲と均等なもの等によって定まれるべきである。   On the other hand, while the detailed description of the present invention has been described with respect to specific embodiments, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, detailed circuit configurations such as avalanche photodiodes, combining units, auxiliary signal generating units, avalanche discriminators, and photon number discriminating units, and the connection relationship between the front and rear ends can be changed or modified in various ways according to the usage environment and usage. . Therefore, the scope of the present invention should not be defined by being limited to the above-described embodiments, and should be determined not only by the claims described below but also by the equivalents of the claims of this invention. .

102,802 合成部
103,803 補助信号発生部
104 アバランシュ判別器
501、1001 ゲート信号発生部
701、1201 調節部
804 光子数判別部
1101 時間遅延部
PS APD出力信号
AS 補助信号
MS 合成信号
102, 802 Synthesizer 103, 803 Auxiliary signal generator 104 Avalanche discriminator 501, 1001 Gate signal generator 701, 1201 Adjuster 804 Photon number discriminator 1101 Time delay unit PS APD output signal AS Auxiliary signal MS Composite signal

Claims (11)

補助信号を発生させる補助信号発生部と、
光子を受信して電気的な信号を出力する受光素子と、
前記受光素子の出力信号及び前記補助信号を受信して合成する合成部と、
前記合成部の合成信号を受信して前記光子の受信可否を判別する判別部と、を含む単一光子検出装置。
An auxiliary signal generator for generating an auxiliary signal;
A light receiving element that receives a photon and outputs an electrical signal;
A combining unit that receives and combines the output signal of the light receiving element and the auxiliary signal; and
A single-photon detection device including: a determination unit that receives a combined signal of the combining unit and determines whether the photon can be received;
前記受光素子はアバランシュフォトダイオード(Avalanche Photo Diode)であり、
前記電気的な信号はアバランシュ信号を含む請求項1に記載の単一光子検出装置。
The light receiving element is an avalanche photodiode (Avalanche Photo Diode),
The single-photon detection device according to claim 1, wherein the electrical signal includes an avalanche signal.
前記判別部はアバランシュ発生可否を判別するアバランシュ判別器を含む請求項2に記載の単一光子検出装置。   The single-photon detection device according to claim 2, wherein the discrimination unit includes an avalanche discriminator that discriminates whether or not avalanche is generated. 前記アバランシュ判別器の閾値は少なくとも前記アバランシュフォトダイオードの静電容量性応答の所定の振幅より高く設定される請求項3に記載の単一光子検出装置。   4. The single photon detection device according to claim 3, wherein the threshold value of the avalanche discriminator is set to be higher than at least a predetermined amplitude of the capacitive response of the avalanche photodiode. 前記アバランシュフォトダイオードはゲーティッドガイガーモード(Gated Geiger Mode)で動作する請求項4に記載の単一光子検出装置。   The single photon detection device according to claim 4, wherein the avalanche photodiode operates in a gated Geiger mode. ゲート信号を発生させ、前記ゲート信号を前記アバランシュフォトダイオードに伝達するゲート信号発生部をさらに含む請求項5に記載の単一光子検出装置。   The single photon detection device according to claim 5, further comprising a gate signal generation unit that generates a gate signal and transmits the gate signal to the avalanche photodiode. 前記アバランシュ信号或いは前記補助信号を時間的に整列する時間遅延部をさらに含む請求項6に記載の単一光子検出装置。   The single photon detection apparatus according to claim 6, further comprising a time delay unit that temporally aligns the avalanche signal or the auxiliary signal. 前記アバランシュ信号或いは前記補助信号の波形と振幅を調節する調節部をさらに含む請求項6に記載の単一光子検出装置。   The single photon detection apparatus according to claim 6, further comprising an adjustment unit that adjusts a waveform and an amplitude of the avalanche signal or the auxiliary signal. 補助信号を発生させる補助信号発生部と、
光子を受信して電気的な信号を出力する受光素子と、
前記受光素子の出力信号及び前記補助信号を受信して合成する合成部と、
前記合成部の合成信号を受信して前記受光素子が受信した前記光子の数を判別する光子数判別部と、を含む光子数分解検出装置。
An auxiliary signal generator for generating an auxiliary signal;
A light receiving element that receives a photon and outputs an electrical signal;
A combining unit that receives and combines the output signal of the light receiving element and the auxiliary signal; and
A photon number resolving and detecting device, comprising: a photon number determining unit that receives a combined signal of the combining unit and determines the number of photons received by the light receiving element.
前記光子数判別部は前記合成信号を強さにしたがって区分して前記受信した光子の数を判別する請求項9に記載の光子数分解検出装置。   The photon number resolving and detecting apparatus according to claim 9, wherein the photon number determining unit determines the number of the received photons by classifying the combined signal according to strength. 前記光子数判別部は複数の閾値を有し、前記閾値の各々は少なくとも前記受光素子の静電容量性応答の所定の振幅より高く設定されまたN個(Nは自然数)の光子によって発生された前記合成信号を強さにしたがって区分できるように設定される請求項10に記載の光子数分解検出装置。   The photon number discriminating unit has a plurality of threshold values, and each of the threshold values is set higher than a predetermined amplitude of at least the capacitive response of the light receiving element and is generated by N (N is a natural number) photons. The photon number resolution detection device according to claim 10, wherein the combined signal is set so as to be classified according to intensity.
JP2011219142A 2010-10-06 2011-10-03 Single photon detector and photon number resolving detector Pending JP2012084877A (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2010-0097298 2010-10-06
KR20100097298 2010-10-06
KR1020110003146A KR101822847B1 (en) 2010-10-06 2011-01-12 Single photon detector and photon number resolving detector
KR10-2011-0003146 2011-01-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012084877A true JP2012084877A (en) 2012-04-26

Family

ID=46137665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011219142A Pending JP2012084877A (en) 2010-10-06 2011-10-03 Single photon detector and photon number resolving detector

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2012084877A (en)
KR (1) KR101822847B1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018181307A1 (en) * 2017-03-27 2018-10-04 株式会社デンソー Photodetector
WO2018190299A1 (en) * 2017-04-12 2018-10-18 株式会社デンソー Photodetector
WO2019176751A1 (en) * 2018-03-15 2019-09-19 オムロン株式会社 Light detection device, light detection method and optical distance sensor
JP2019158737A (en) * 2018-03-15 2019-09-19 オムロン株式会社 Light detection device, light detection method, and optical distance measuring sensor
US12038324B2 (en) 2020-10-14 2024-07-16 Kt Corporation Single photon detector, and operation method

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101395330B1 (en) * 2012-04-06 2014-05-16 에스케이텔레콤 주식회사 Single photon detector, photon number resolving detector and detecting method thereof
KR101331790B1 (en) * 2012-06-28 2013-11-21 한국과학기술연구원 Apparatus and method for photon detection
KR101966652B1 (en) * 2012-10-23 2019-04-09 아이디 퀀티크 에스.에이. Method and Apparatus for Detecting Single Photon by Reverse Counting
WO2016122272A1 (en) * 2015-01-29 2016-08-04 한국과학기술원 Apparatus for suppressing transient response in high-speed single-photon detector

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003004670A (en) * 2001-04-12 2003-01-08 Jordan Valley Applied Radiation Ltd X-ray reflecting device
WO2007102430A1 (en) * 2006-03-06 2007-09-13 Nihon University Optical communication wavelength band high speed single photon detector
WO2009084744A2 (en) * 2008-01-03 2009-07-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Photon detection system and method of photon detection

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003004670A (en) * 2001-04-12 2003-01-08 Jordan Valley Applied Radiation Ltd X-ray reflecting device
WO2007102430A1 (en) * 2006-03-06 2007-09-13 Nihon University Optical communication wavelength band high speed single photon detector
WO2009084744A2 (en) * 2008-01-03 2009-07-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Photon detection system and method of photon detection

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018181307A1 (en) * 2017-03-27 2018-10-04 株式会社デンソー Photodetector
WO2018190299A1 (en) * 2017-04-12 2018-10-18 株式会社デンソー Photodetector
WO2019176751A1 (en) * 2018-03-15 2019-09-19 オムロン株式会社 Light detection device, light detection method and optical distance sensor
JP2019158736A (en) * 2018-03-15 2019-09-19 オムロン株式会社 Light detection device, light detection method, and optical distance measuring sensor
JP2019158737A (en) * 2018-03-15 2019-09-19 オムロン株式会社 Light detection device, light detection method, and optical distance measuring sensor
WO2019176752A1 (en) * 2018-03-15 2019-09-19 オムロン株式会社 Light detection device, light detection method and optical distance sensor
US11846732B2 (en) 2018-03-15 2023-12-19 Omron Corporation Light detection device, light detection method and optical distance sensor
US12038324B2 (en) 2020-10-14 2024-07-16 Kt Corporation Single photon detector, and operation method

Also Published As

Publication number Publication date
KR101822847B1 (en) 2018-01-30
KR20120035822A (en) 2012-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012084877A (en) Single photon detector and photon number resolving detector
KR101395330B1 (en) Single photon detector, photon number resolving detector and detecting method thereof
US9213085B2 (en) System and method for measuring the phase of a modulated optical signal
JP4520043B2 (en) Improvements in avalanche photodiodes
US9029774B2 (en) Single photon detector in the near infrared using an InGaAs/InP avalanche photodiode operated with a bipolar rectangular gating signal
JP2014215293A (en) Photon detector and method for detecting photon
JP5100839B2 (en) Photon detection photon detection system and method
EP3588839A1 (en) Signal receiving apparatus and receiving method
JP2016145776A (en) Laser receiving device
JP2009524072A (en) Measuring method of light propagation time
US10061026B2 (en) Photoelectric sensor with disturbance detection
US20240142584A1 (en) Lidar time-of-flight signal processing
KR102436936B1 (en) Distance measuring device and method for measuring distance by using thereof
WO2018181307A1 (en) Photodetector
US20200209395A1 (en) Sensor device and measurement method
US11686616B2 (en) Single-photon detection apparatus and method comprising a phase-reversed reflection branch and a phase-unreversed reflection branch
JP2006308357A (en) Optical distance measuring device and electronic device
JP6728369B2 (en) Optical sensor and electronic equipment
JP5602554B2 (en) Optical distance measuring device
KR101331790B1 (en) Apparatus and method for photon detection
JP2011226922A (en) Photon detector
JP5383327B2 (en) Photon detector, quantum cryptography communication device using the same, and photon detection method
KR101966652B1 (en) Method and Apparatus for Detecting Single Photon by Reverse Counting
US20150349785A1 (en) Fast acquisition frequency detector
KR20110063251A (en) Method and apparatus for cancellation of transient voltage spike

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130326

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130327

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130820