相關成果發表於光學領域權威期刊《光學快報》上.
據介紹, 潘建偉教授及其同事張軍等在國際上首次實現1.25 GHz InGaAs/InP單光子探測器單片整合讀出電路, 該技術突破可使高速量子通信終端設備中體積佔比最大的探測器模組尺寸減小一個數量級以上. 經測算, 與現有同功能高速單光子探測器相比, 該模組體積可減小20倍.
單光子探測器是微弱光測量最靈敏的儀器, 在量子資訊, 雷射雷達等領域有廣泛的應用需求. 目前主流的通信波段單光子探測解決方案包括上轉換單光子探測器, 超導納米線單光子探測器和InGaAs/InP雪崩二極體單光子探測器. InGaAs/InP單光子探測器具有成本低, 體積小, 無需超低溫製冷等優勢, 已在實用化量子通信等領域得到廣泛應用.
針對未來對小型化量子通信設備的迫切需求, 需要減小高速單光子探測器的體積. 潘建偉團隊進一步發展了新型微弱雪崩訊號提取技術, 並利用低溫共燒陶瓷技術, 最終研製出1.25GHz單光子探測器的單片整合讀出電路晶片, 尺寸為15mm×15mm.
據介紹, 該晶片應用於探測器系統後, 經性能表徵, -50℃條件下探測效率為27.5%, 暗計數為1.2kcps, 與採用板級整合的讀出電路的測試結果幾乎一致, 晶片的功能特性得到驗證. 隨後對該晶片進行70小時的連續性測試, 指標參數保持不變, 晶片的穩定性得到驗證.
隨後利用光電整合技術等, 形成高速單光子探測器整合組件, 並與探測器系統附屬電路相結合, 最終實現一體化整合的微型高速單光子探測器模組. 經測算, 與現有同功能高速單光子探測器相比, 該模組體積可減小20倍, 這為小型化量子通信系統的研製提供了有力支撐.