JP5100839B2 - 光子検出の光子検出システムおよび方法 - Google Patents
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Description
図4は、アバランシェによるピークを有する自己分化された出力の実際のデータを示す。高周波では、完全に打ち消ししない自己分化をもたらす、ゲートバイアスの周波数での振動(図3eには図示せず)がしばしばある。このように、図4のデータはアバランシェ信号に加えてこの振動を示す。アバランシェピークを容易に識別することができることはデータから見られうる。
図6aでは、0.1のフラックス(μ)を有するビームは図3bのAPDを照明するために用いられる。0.051Vでの強いピークは、「ゼロ光子」ピークとして目立つ雑音により見られる。さらなるピークも、パルス内の1つの光子の検出により0.087Vに集中される測定のうちのいくつかにおいて観測される。それ以上、ピークは見られない。
図8aのシステムは、図3bを参照して説明されるように、アバランシェフォトダイオード51と、抵抗器53とを有する。さらに、抵抗器53の両端で落ちた電圧の信号は、第1の部分および第2の部分に信号を分割する電力分割器55に伝えられる。第1の部分は出力57を介して出力され、第2の部分は出力59を介して遅延線56へ出力される。その後、信号の第1の部分および遅れた第2の部分は、180°位相差を有する信号の2つの部分の信号を合成するハイブリッド結合61に供給される。
Claims (15)
- 検出される光子数を判定するように構成される光子検出システムであって、
アバランシェフォトダイオードと、
前記アバランシェフォトダイオードを通るアバランシェ電流が存在してから飽和するために必要な時間よりも短い時間経過後に、照明によって誘導され前記アバランシェフォトダイオードから出力されるアバランシェ信号を測定する手段と、を具備し、
前記アバランシェ信号の振幅形状に応じて光子数を判定する検出システム。 - アバランシェ信号を測定する前記手段は、
継続期間に、前記アバランシェフォトダイオードの両端の前記アバランシェフォトダイオードの降伏電圧より大きなバイアスを印加する手段と、
前記アバランシェ信号の大きさを測定する手段と、を具備し、
前記継続時間は、前記アバランシェフォトダイオードの照明の後に前記アバランシェフォトダイオードを通るアバランシェ電流が飽和するために必要である時間よりも短い請求項1のシステム。 - 前記アバランシェ信号を第1の部分信号および第2の部分信号に分離させる手段をさらに具備する請求項1または2のシステム。
- 前記信号を分離させる前記手段は、照明がない場合での前記アバランシェフォトダイオードの応答を補う信号を適用する手段を具備する請求項3のシステム。
- 前記アバランシェフォトダイオードにゲート信号を適用する手段をさらに具備する請求項1から4のいずれか1項のシステム。
- 前記ゲート信号は方形ゲート信号である請求項5のシステム。
- 前記ゲート信号は50MHzを越えた周波数を有している請求項5または6のシステム。
- 前記信号を分離する前記手段は、
前記アバランシェフォトダイオードの出力信号を前記第1の部分信号および前記第2の部分信号に分割する信号分配器と、前記第1の部分信号は前記第2の部分信号と同一であり、
前記第1の部分信号に関して前記第2の部分信号を遅らせる遅延手段と、
前記信号の前記第1および遅延した第2の部分信号を、前記遅延した第2の部分信号が前記出力信号の前記第1の部分信号での周期的変動を打ち消すために使用されるように、合成する合成器と、を具備する請求項3または4のいずれか1項、または請求項2または3に従属している場合での請求項5から7のいずれか1項のシステム。 - 前記遅延手段は周期の整数倍だけ前記信号の前記第2の部分信号を遅らせるように構成される請求項8のシステム。
- 前記合成器に達する2つの信号の振幅の均衡を保たせる手段をさらに具備する請求項8または9のシステム。
- 前記信号の他の部分信号に関して前記信号の一部分信号を反転させる手段をさらに具備する請求項8から10のいずれか1項のシステム。
- アバランシェ信号を測定する前記手段は、アバランシェ電流が飽和することを可能にする時間に、降伏を超えたバイアスを印加するように構成され、前記アバランシェ信号は、前記アバランシェ電流が飽和するのにかかる時間よりも短い時間のうちに測定される請求項1のシステム。
- 前記アバランシェフォトダイオードから測定された信号に作用し、前記アバランシェ電流が飽和している前記信号の部分信号を遮断するように構成されたシャッター手段をさらに具備する請求項12のシステム。
- アバランシェ電荷またはアバランシェ電流は光子数を判定するために測定される請求項1から13のいずれか1項のシステム。
- アバランシェフォトダイオードによって検出される光子数を判定する回路であって、前記アバランシェフォトダイオードを通るアバランシェ電流が存在してから飽和するために必要な時間よりも短い時間経過後に照明によって誘導され前記アバランシェフォトダイオードから出力されるアバランシェ信号を測定する手段を具備し、前記アバランシェ信号の振幅形状に応じて光子数を判定する回路。
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