高速InGaAs单光子探测器设计
InGaAs(P)InP近红外单光子探测器暗计数特性研究.doc
InGaAs(P)/InP近红外单光子探测器暗计数特性研究基于InGaAs(P)/InP 雪崩光电二极管(Single Photon Avalanche Diodes,SPADs)的近红外单光子探测器具有功耗低、不需超低温制冷、可靠性高、使用简单、易集成、近红外探测效率高等优点,在光通讯波段(1310 nm、1550 nm)量子密钥分发(QKD)、激光测距(1064nm、1550nm)等前沿领域有着迫切的应用需求,但其暗计数特性对应用有诸多限制。
InGaAs(P)/InPSPAD基近红外单光子探测器主要包括InGaAs(P)/InP SPAD及其驱动电路,二者的性能均可影响探测器性能。
本论文主要针对InGaAs(P)/InP SPAD基近红外单光子探测器的暗计数特性及其影响因素、InGaAs(P)/InPSPAD暗电流特性及其影响因素进行深入研究,探索二者关联特性,为SPAD器件及单光子探测器的性能优化提供指导。
搭建SPAD 器件变温测试平台对SPAD暗电流特性进行了研究;搭建激光束诱导电流(LBIC)测试系统对SPAD器件的响应均匀性及其边缘击穿特性进行了研究;研制SPAD器件单光子探测性能测试装置对不同SPAD器件对应单光子探测器的暗计数特性进行了研究。
对SPAD器件暗电流特性及其对应单光子探测器的暗计数关联性进行探索,研究发现SPAD雪崩击穿偏压处的暗电流斜率与相应单光子探测器的暗计数相关,斜率较小时相应的暗计数较小;暗电流与暗计数存在抖动情况,此抖动均与温度呈负相关,与过偏压无关。
目前对暗计数特性的研究主要集中于影响机制,并未发现对上述结果的报导。
高光电探测效率CMOS单光子雪崩二极管器件
高光电探测效率CMOS单光子雪崩二极管器件王巍;陈婷;李俊峰;何雍春;王冠宇;唐政维;袁军;王广【期刊名称】《光子学报》【年(卷),期】2017(46)8【摘要】基于0.18μm CMOS工艺技术,制作了单光子雪崩二极管,可对650~950nm波段的微弱光进行有效探测.该器件采用P^+/N阱结构,P^+层深度较深,以提高对长光波的光子探测效率与响应度;采用低掺杂深N阱增大耗尽层厚度,可以提高探测灵敏度;深N阱与衬底形成的PN结可有效隔离衬底,降低衬底噪声;采用P阱保护环结构以预防过早边缘击穿现象.通过理论分析确定器件的基本结构参数及工艺参数,并对器件性能进行优化设计.实验结果表明,单光子雪崩二极管的窗口直径为10μm,器件的反向击穿电压为18.4V左右.用光强为0.001 W/cm^2的光照射,650nm处达到0.495A/W的响应度峰值;在2V的过偏压下,650~950nm波段范围内光子探测效率均高于30%,随着反向偏压的适当增大,探测效率有所提升.【总页数】7页(P1-7)【关键词】单光子雪崩二极管;标准0.18μm;CMOS工艺;深N阱;保护环;击穿特性;响应度;光子探测效率【作者】王巍;陈婷;李俊峰;何雍春;王冠宇;唐政维;袁军;王广【作者单位】重庆邮电大学光电工程学院/国际半导体学院;中科院微电子所十室【正文语种】中文【中图分类】TN364【相关文献】1.基于InGaAs/InP雪崩光电二极管的高速单光子探测器雪崩特性研究 [J], 李永富;刘俊良;王青圃;方家熊2.基于InGaAs/InP雪崩光电二极管的单光子探测方法 [J], 王晓萌;王江涛3.用于红外单光子探测的雪崩光电二极管传输线抑制电路模型的理论分析 [J], 王金东;吴祖恒;张兵;魏正军;廖常俊;刘颂豪4.高时间稳定性的雪崩光电二极管单光子探测器 [J], 张海燕; 张忠萍; 吴光; 汪琳莉; 吴琛怡; 王煜蓉; 杨雷; 潘海峰; 刘巧莉; 郭霞; 汤凯5.高探测效率CMOS单光子雪崩二极管器件 [J], 王巍;鲍孝圆;陈丽;徐媛媛;陈婷;王冠宇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
InGaAs纳米线雪崩焦平面探测器发展研究
第４５卷 第１期２０２１年１月激 光 技 术ＬＡＳＥＲＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．４５，Ｎｏ．１Ｊａｎｕａｒｙ，２０２１ 文章编号：１００１ ３８０６（２０２１）０１ ０１０５ ０４ＩｎＧａＡｓ纳米线雪崩焦平面探测器发展研究张 伟１，徐 强１，谢修敏１，邓 杰１，覃文治１，胡卫英１，陈 剑１，宋海智１，２（１．西南技术物理研究所，成都６１００４１；２．电子科技大学基础与前沿科学研究所，成都６１００５４）摘要：基于ＩｎＧａＡｓ纳米线的光电探测器，由于其优异的性能而受到广泛的关注和研究。
综述了ＩｎＧａＡｓ纳米线光电探测器的探测机理、材料结构、器件性能和当前的研究现状。
讨论了ＩｎＧａＡｓ纳米线雪崩焦平面探测器结构设计、纳米线材料精密生长、纳米线材料的界面与缺陷控制、纳米线雪崩焦平面器件制备工艺等关键技术。
对发展高光子探测效率、低噪声、高增益ＩｎＧａＡｓ纳米线雪崩焦平面探测器的前景进行了展望。
关键词：传感器技术；雪崩焦平面探测器；ＩｎＧａＡｓ纳米线阵列；光电二极管；探测器中图分类号：Ｏ４７５ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０ ７５１０／ｊｇｊｓ ｉｓｓｎ １００１ ３８０６ ２０２１ ０１ ０１８ＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＩｎＧａＡｓｎａｎｏｗｉｒｅａｖａｌａｎｃｈｅｆｏｃａｌｐｌａｎｅｄｅｔｅｃｔｏｒｓＺＨＡＮＧＷｅｉ１，ＸＵＱｉａｎｇ１，ＸＩＥＸｉｕｍｉｎ１，ＤＥＮＧＪｉｅ１，ＱＩＮＷｅｎｚｈｉ１，ＨＵＷｅｉｙｉｎｇ１，ＣＨＥＮＪｉａｎ１，ＳＯＮＧＨａｉｚｈｉ１，２（１．ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００４１，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌａｎｄＦｒｏｎｔｉｅｒＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｕｎｉ ｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００５４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＰｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓｂａｓｅｄｏｎＩｎＧａＡｓｎａｎｏｗｉｒｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｓｔｕｄｉｅｄｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｍａｔｅｒｉａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｄｅｖｉｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆＩｎＧａＡｓｎａｎｏｗｉｒｅｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆＩｎＧａＡｓｎａｎｏｗｉｒｅａｖａｌａｎｃｈｅｆｏｃａｌｐｌａｎｅｄｅｔｅｃｔｏｒ，ｔｈｅｐｒｅｃｉｓｅｇｒｏｗｔｈｏｆｎａｎｏｗｉｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅａｎｄｄｅｆｅｃｔｃｏｎｔｒｏｌｏｆｎａｎｏｗｉｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｎａｎｏｗｉｒｅａｖａｌａｎｃｈｅｆｏｃａｌｐｌａｎｅｄｅｖｉｃｅｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ，ｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｈｉｇｈｐｈｏｔｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｌｏｗｎｏｉｓｅａｎｄｈｉｇｈｇａｉｎＩｎＧａＡｓｎａｎｏｗｉｒｅａｖａｌａｎｃｈｅｆｏｃａｌｐｌａｎｅｄｅｔｅｃｔｏｒｗａｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅｎｓｏｒｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ａｖａｌａｎｃｈｅｆｏｃａｌｐｌａｎｅｄｅｔｅｃｔｏｒ；ＩｎＧａＡｓｎａｎｏｗｉｒｅａｒｒａｙ；ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅｓ；ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ 基金项目：四川省科技计划资助项目（２０１８ＴＺＤＺＸ０００１）；国家重点研发计划资助项目（２０１７ＹＦＢ０４０５３０２）作者简介：张 伟（１９８３ ），男，博士研究生，现主要从光电功能材料与器件的研究。
ingaas单光子探测器测试标准
ingaas单光子探测器测试标准题目：InGaAs单光子探测器测试标准及步骤解析引言：随着量子通信、光子计算和量子信息等领域的不断发展，单光子探测器作为光学实验中至关重要的组成部分，其性能的准确测试和有效评估变得尤为重要。
本文将详细介绍InGaAs单光子探测器测试的标准及相关步骤，以帮助读者了解其操作原理和测试过程。
一、InGaAs单光子探测器简介InGaAs单光子探测器是一种基于铟镓砷化物（InGaAs）材料制作的半导体器件，其在近红外区域有着高度敏感的光子探测能力。
其工作原理是当光子入射到探测器上时，通过光电效应产生载流子，最终转化为电信号输出。
二、InGaAs单光子探测器测试标准1. 探测效率测试：探测效率是评估探测器灵敏度的关键指标，可以用来描述InGaAs单光子探测器探测到输入信号的能力。
测试时，通过输入标准光源，分析输出信号来计算探测效率。
2. 暗计数率测试：暗计数率是指探测器在无光源情况下产生的误测率，即产生虚假信号的速率。
暗计数率低表示探测器噪声小，对于低光强下信号的准确探测更为重要。
测试时，将探测器置于完全无光的环境中，记录单位时间内的误测事件数量。
3. 噪声等效温度测试：噪声等效温度是一个衡量探测器噪声性能的重要指标，其值越低表示探测器的噪声性能越好。
测试时，使用标准热源，通过测量输出电压等参数来计算噪声等效温度。
4. 相干串扰测试：相干串扰是表示探测器在工作状态下由于光子的干涉效应而产生的误差。
测试时，通过输入相干光源，记录准确的探测输出与期望输出之间的差异。
5. 出射波束测试：出射波束测试用于评估探测器的准直性能。
测试时，使用合适的设备和方法来测量和记录探测器产生的光束的发散角和波前质量。
三、InGaAs单光子探测器测试步骤1. 准备测试环境：确保测试环境的干净、稳定和无尘，以避免外界干扰对测试的影响。
调整室温和湿度，确保测试环境符合标准。
2. 清洗探测器：在操作探测器之前，首先使用合适的方法清洗探测器表面，确保其表面无污染物和杂质。
单光子探测器技术原理
单光子探测器技术原理简介1. 工作原理单光子探测器是一种对微弱光信号进行探测的设备，输入光强度最低可到单光子水平。
以通信最常用的1550nm和1310nm光波长为例，单个光子的能量分别为1.28*10-19焦耳和1.52*10-19焦耳，这意味着输入信号能量极其微弱，必须使用特殊的光子检测器件探测输入光子脉冲事件。
不同种类的雪崩管服务于不同的探测应用目的，例如基于Si的雪崩管适用于可见光波段检测，InGaAs或InP 的雪崩管更适合近红外波段。
薄结工艺标准CMOS工艺厚结工艺常见的SACM型InGaAs/InP APD的半导体结构数据来自Micro Photon Devices公司数据来自Perkin Elmer公司单光子探测器的工作原理是利用工作于盖革模式（Geiger Mode）下的InGaAs/InP雪崩光电二极管（APD）进行单光子探测。
所谓盖革模式是指APD 工作时要加反向偏压，偏压幅度略微超过雪崩阈值电压，盖革模式与线性模式的区别在于能够将微弱光生载流子放大产生宏观电流。
根据对APD施加偏压的波形，将探测器分为门控工作模式和自由运行模式两类。
光子入射到APD内部引发雪崩，产生微弱雪崩电流脉冲。
探测器内部处理电路采用跨导放大器将微弱电流脉冲转换成电压脉冲并放大、整形，再经过甄别、死时间处理后输出电平、宽度固定的数字脉冲，探测器有脉冲输出表示检测到了输入单光子或微弱光脉冲，而脉冲前沿位置代表光子输入时刻。
光子输入事件及其发生事件正是量子信息、单光子雷达等应用关注的最重要内容，单位时间内计数值则反映了输入光强度。
入射光子引发雪崩发生后，必须尽快将雪崩淬灭，一方面避免雪崩管过度放电，更重要的是将雪崩管恢复到可用状态，能够及时检测下一个入射光子事件。
根据淬灭方式的不同，将探测器分为主动淬灭和被动淬灭两类。
通过空间耦合光内部集成了TEC，耦合光纤输入耦合光纤，需外部配置TEC量子通信主流技术是基于通信光纤的方案，与常规通信一样远距离传输必然使用单模光纤，例如电信基础设施建设广泛应用的G.652单模光纤。
基于InGaAs(P)InP APD的单光子探测器的研制和性能研究
基于InGaAs(P)/InP APD的单光子探测器的研制和性能研究单光子探测器是目前量子信息领域、激光雷达和生物医学等领域的关键器件。
基于InGaAs(P)/InP雪崩光电二极管(APD)的单光子探测器适用于近红外波段,制冷要求低,响应速度快,体积小巧,光纤与器件耦合较容易,实用性较强。
然而,相对于超导纳米线等性能更高的探测器以及用于可见光波段探测的光电倍增管和SiAPD,基于InGaAs(P)/InPAPD的单光子探测器的主要缺点在于其探测效率相对偏低,后脉冲概率较大。
单光子探测器常用于量子通信、激光雷达、荧光寿命分析等应用,不同应用对探测器的性能和工作条件要求差别较大,且其各项性能指标受外部参数影响较大。
研究单光子探测器的性能与其工作模式和参数的关系,特别是后脉冲效应与各参数的关系,针对不同应用系统研究不同侧重点的单光子探测技术,具有重要的研究意义和应用价值。
本论文研制了基于InGaAs(P)/InPAPD的近红外自由运转单光子探测器和门控单光子探测器,对其性能的测试方法和影响因素进行了研究,重点针对后脉冲效应进行了深入研究,并在激光测距系统应用中比较了两种探测器的性能及其对系统性能的影响。
主要的研究内容如下:1.综合现有猝灭恢复电路的优点,设计了超低延迟的主动猝灭主动恢复(AQAR)电路,研制了高性能的自由运转单光子探测器。
设计了在APD的阳极或阴极进行雪崩提取和猝灭的多种不同AQAR电路组合,不同电路组合具有不同的猝灭延迟和不同的最大过偏压。
对不同电路组合的雪崩猝灭性能进行了比较研究,并以此为指导对电路结构进行改进。
利用商用SiGe集成电路比较器、高速E-pHEMT射频晶体管和电容平衡噪声抑制电路设计了超低延迟的AQAR电路,其中巧妙地利用了比较器自身的锁存功能实现雪崩后猝灭状态的锁存,降低了反馈环路延迟;引入了电容平衡法,较好地消除了微分噪声。
改进的AQAR电路使雪崩持续时间短至约1ns,显著提高了自由运转探测器的性能。
超导纳米线单光子探测器原理及应用-v4
目
录
摘要.............................................................................................................1 1 简介.......................................................................................................3 1.1 1.2 2 超导光辐射检测技术 .................................................................3 单光子检测：基本原理和评判依据 .........................................4
4
总结.....................................................................................................23
1 简介
1.1 超导光辐射检测技术
100 年前，荷兰人 Onnes 发现了神奇的超导现象【1】 ，超导应用发展进 程也从此拉开序幕。超导态对光波段的辐射较为敏感【2】 ，1994 年人类首次 成功实现了超导辐射探测器和超导测辐射热仪【3】 ，这得益于超导薄膜、微 加工技术和激光光源等学科的发展。在天文等领域的需求牵引下，出现了一 系列具有单光子灵敏度能量分辨率的超导探测器，它们工作温度通常在 1 开 尔文以下。 这类探测器包括： 超导隧道结 （STJ: superconducting tunnel junction） 【4】 ，电阻转变沿探测器（TES: transition edge sensor） 【5】和动态电感探测 器（KID: kinetic inductance detector） 【6】 。 十年前，Gol’tsman 等人利用氮化铌（NbN）纳米线首次验证了一类新 概念的超导探测器【7】 。这类探测器在可见光和近红外波段具有单光子灵敏 度，且其恢复时间和定时精度比现有的基于超导材料的单光子探测器具有数 量级的提升， 被称为超导单光子探测器 （SSPD： superconducting single-photon detector ）或超导纳米线单光子探测器（ SNSPD ： superconducting nanowire single-photon detector）*。此外，这类探测器可以工作在液氦温区（4.2K） ， 是较为成熟的闭合循环（机械）制冷技术可以实现的温度区间【8】 。SNSPD 在红外波段时间关联单光子计数（ TCSPC ： time correlated single-photon counting） 【9】方面具有很大的应用潜力，该领域已开始出现很多新的重要 应 用。 SNSPD 的主要竞争对手是固态单光子雪崩光电二极管（ SPAD: single-photon avalanche photodiode ） 。 而 大 尺 寸 的 光 电 倍 增 管 （ PMT: photomultipliers） 【10】目前已经被 SPAD 所取代。SNSPD 的波长响应范围 远高于硅 SPAD【11】 ；和 InGaAs SPAD【12】相比，SNSPD 在性噪比方面 具有明显的优势。SNSPD 在过去十年内已经成为一个研究的热点领域。目 前世界上很多研究小组都在开展相关的研究工作，并不断推动这个领域的发 展。本综述文章将概要介绍器件的工作原理、器件结构设计、制冷、器件材 料以及应用研究进展。
广东工业大学-InGaAs-APD特性研究及1310nm单光子探测
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越来越低。 一种能够彻底防范第三者窃听的技术，己经越来越成为军事、 外交、商贸等领域的迫切需要。量子保密通信是密码学和量子力学相结 合的产物，它的安全性由量子力学基本原理一一测不准原理和单量子态 不可克隆定理所保证 ，因而越来越受到人们的重视。量子通信的关键技
术之一就是红外 （ １ ３ １ ０ ｎ ｍ． １ ５ ５ ０ ｎ ｍ）单光子探测， 这是因为光量子密钥
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四象限InGaAs APD探测器的研究
四象限InGaAs APD探测器的研究
王致远;李发明;刘方楠
【期刊名称】《光通信研究》
【年(卷),期】2007(000)006
【摘要】文章中设计的四象限InGaAs雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode,APD)的管芯结构采用正入光式平面型结构,而材料结构采用吸收区、倍增区渐变分离的APD结构,在对响应时间、暗电流和响应度等参数进行计算与分析的基础上,优化了器件结构参数.试验结果表明,其响应时间≤1.5 ns,响应度≥9.5 A/W,暗电流≤40 nA,可靠性设计时使PN结和倍增层均在器件表面以下,可有效抑制器件表面漏电流,提高器件的可靠性.
【总页数】4页(P43-46)
【作者】王致远;李发明;刘方楠
【作者单位】重庆邮电大学,光电工程学院,重庆,400065;重庆邮电大学,光电工程学院,重庆,400065;重庆邮电大学,光电工程学院,重庆,400065
【正文语种】中文
【中图分类】TN3
【相关文献】
1.InGaAs/InP APD探测器光电特性检测 [J], 肖雪芳;杨国华;归强;王国宏;马晓宇;陈朝;陈良惠
2.InGaAs/InGaAsP/InP SAGM-APD室温下静态光电特性的研究 [J], 丁国庆
3.Ge-APD及InGaAs/InGaAsP/InP SAGM-APD的暗电流-温度特性及其比较[J], 丁国庆
4.长距离高比特率光纤通信用InGaAs/InGaAsP/InP SAGM-APD [J], 林洪榕
5.InGaAs四象限探测器 [J], 莫才平;高新江;王兵
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
外文翻译---用于量子密钥的单光子APD探测器设计
Design and Characterization of Single Photon APD Detector forQKD ApplicationAbstractModeling and design of a single photon detector and its various characteristics are presented. It is a type of avalanche photo diode (APD) designed to suit the requirements of a Quantum Key Distribution (QKD) detection system. The device is modeled to operate in a gated mode at liquid nitrogen temperature for minimum noise and maximum gain. Different types of APDs are compared for best performance. The APD is part of an optical communication link, which is a private channel to transmit the key signal. The encrypted message is sent via a public channel. The optical link operates at a wavelength of 1.55μm. The design is based on InGaAs with a quantum efficiency of more than 75% and a multiplication factor of 1000. The calculated dark current is below 10-12A with an overall signal to noise ratio better than 18dB. The device sensitivity is better than -40dBm, which is more than an order of magnitude higher than the dark current, corresponding to a detection sensitivity of two photons in pico-second pulses.I. INTRODUCTIONPhoton detectors sensitive to extremely low light levels are needed in a variety of applications. It was not possible to introduce these devices commercially several years ago because of the stringent requirements of QKD. Research efforts however resulted in photon detectors with reasonably good performance characteristics. The objective here is to model a single photon detector of high sensitivity, suitable for a QKD system. The detector is basically an APD, which needs cooling to very low temperature (77K) for the dark current to be low. The wavelength of interest is 1.55μm. Different applications may impose different requirements, and hence the dependence of the various parameters on wavelength, temperature, responsivity, dark current, noise etc, are modeled. Comparison of the results from calculations based on a suitable model provides amenable grounds to determine the suitability of each type of APD for a specific application.Attacks on communication systems in recent years have become a main concern accompanying the technological advances. The measures and counter measures against attacks have driven research effort towards security techniques that aim at absolute infallibility. Quantum Mechanics is considered one of the answers, due to inherent physical phenomena. QKD systems which depend on entangled pairs orpolarization states will inevitably require the usage of APDs in photon detection systems. How suitable these detectors may be, depends on their ability to detect low light level signals, in other words “photon counting”. It is therefore anticipated that the application of high security systems will be in high demand in a variety of fields such as banking sector, military, medical care, e-commerce, e-government etc.Ⅱ. AV ALANCHE PHOTO DIODEA. Structure of the APDFig. 1 shows a schematic diagram of the structure of an APD. The APD is a photodiode with a built-in amplification mechanism. The applied reverse potential difference causes accelerates photo-generated carriers to very high speeds so that a transfer of momentum occurs upon collisions, which liberates other electrons. Secondary electrons are accelerated in turn and the result is an avalanche process. The photo generated carriers traverse the high electric field region causing further ionization by releasing bound electrons in the valence band upon collision. This carrier generation mechanism is known as impact ionization. When carriers collide with the crystal lattice, they lose some energy to the crystal. If the kinetic energy of a carrier is greater than the band-gap, the collision will free a bound electron. The free electrons and holes so created also acquire enough energy to cause further impact ionization. The result is an avalanche, where the number of free carriers grows exponentially as the process continues.The number of ionization collisions per unit length for holes and electrons is designated ionization coefficients αn and αp, respectively. The type of materials and their band structures are responsible for the variation in αn and αp. Ionization coefficients also depend on the applied electric field according tothe following relationship:,exp[]n p b a Eαα=- (1) For αn = αp = α, the multiplication factor, M takes the form11aW M -= (2)W is the width of the depletion region. It can be observed that M tends to ∞ when αW →1, whichsignifies the condition for junction breakdown. Therefore, the high values of M can be obtained whenthe APD is biased close to the breakdown region.The thickness of the multiplication region for M = 1000, has been calculated and compared withthose found by other workers and the results are shown in Table 1. The layer thickness for undoped InPis 10μm, for a substrate thickness of 100μm .The photon-generated electron-hole pairs in the absorption layer are accelerated under theinfluence of an electric field of 3.105V/cm. The acceleration process is constantly interrupted by randomcollisions with the lattice. The two competing processes will continue until eventually an averagesaturation velocity is reached. Secondary electron-hole pairs are generated at any time during theprocess, when they acquire energy larger than the band gap Eg. The electrons are then accelerated andmay cause further impact ionization.Impact ionization of holes due to bound electrons is not as effective as that due to free electrons.Hence, most of the ionization is achieved by free electrons. The avalanche process then proceedsprincipally from the p to the n side of the device. It terminates after a certain time, when the electronsarrive at the n side of the depletion layer. Holes moving to the left create electrons that move to the right,which in turn generate further holes moving to the left in a possibly unending circulation. Although this feedback process increases the gain of the device, it is nevertheless undesirable for several reasons. First, it is time consuming and reduces the device bandwidth. Second, it is a random process and therefore increases the noise in the device. Third, it is unstable, which may cause avalanche breakdown.It may be desirable to fabricate APDs from materials that permit impact ionization by only one type of carriers either electrons or holes. Photo detector materials generally exhibit different ionization rates for electrons and holes. The ratio ofthe two ionization rates k = βi/αi is a measure of the photodiode performance. If for example, electrons have higher ionization coefficient, optimal behavior is achieved by injecting electrons of photo-carrier pairs at the p-type edge of the depletion layer and by using a material with k value as small as possible. If holes are injected, they should be injected at the n-type edge of the depletion layer and k should be as large as possible. Single-carrier multiplication is achieved ideally, when k = 0 with electrons or with k = ∞for holes.B.Geiger ModeGeiger mode (GM) operation means that the diode is operated slightly above the breakdown threshold voltage, where a single electron–hole pair can trigger a strong avalanche. In the case of such an event, the electronics reduce the diode voltage to below the threshold value for a short time called “dead time”, during which the avalanche is stopped and the detector is made ready to detect the next batch of photons. GM operation is one of the basic of Quantum Counting techniques when utilizing an avalanche process (APD) that increases the detector efficiency significantly.There are a number of parameters related to Geiger mode. The general idea however is to temporarily disturb the equilibrium inside the APD.The Geiger mode is placing the APD in a gated regime and the bias is raised above the breakdownvoltage for a short period of time. Fig. 2 shows the parameters characterizing the Geiger operation. The rise and fall times of the edges are neglected because they are made fast. Detection of single photons occurs during the gate window.作者：Khalid A. S. Al-Khateeb, Nazmus Shaker Nafi, Khalid Hasan国籍：美国出处：Computer and Communication Engineering (ICCCE), 2010 International Conference on 11-12 May 2010用于量子密钥的单光子APD探测器设计摘要本文提出的是单光子探测器及其各种特性的建模与设计。
p-i-n InPInGaAs光电探测器的电流及电容特性研究
文章编号:1672-8785(2021)01-0001-05p-i-n In&InGaAs光电探测器的电流及电容特性研究夏少杰陈俊"(苏州大学电子信息学院，江苏苏州215006)摘要：为了实现高灵敏度探测，红外探测器需要得到优化&利用Silvaco 器件仿真工具研究了 p-i-n 型InP/Ino. 53Ga 0.47As/In 0. 53Ga °. 47A s 光电探测器的结构, 并模拟了该结构中吸收层浓度和台阶宽度对暗电流以及结电容的影响&结果表 明，随着吸收层掺杂浓度的逐渐增大，器件的暗电流逐渐减小，结电容逐渐增 大。
当台阶宽度变窄时，器件的暗电流随之减小，结电容也随之变小。
最后研 究了光强和频率对器件结电容的影响&在低光强下，器件的结电容基本不变； 当光强增大到1 W /m 2时，器件的结电容迅速增大&器件的结电容随频率的升 高而减小，其 &关键词：近红外光电探测器；InP/InGaAs ；暗电流；结电容中图分类号：TN362文献标志码：A DOI ： 10.3969/j.issn.1672-8785.2021.01.001Research on Current and Capacitance Characteristicsof p-i-n In&InGaAs PhotodetectorXIA Shao-jie ，CHEN Jun **收稿日期：2020-08-28基金项目：国家自然科学基金项目(61774108)作者简介：夏少杰(1995-)，男，江苏苏州人，硕士生，主要从事红外光电器件研究。
*通讯作者:E-mail ： ****************.cn(.School of Electronic and Information Engineering ，Soocho2 University ，Suzhou 215006，China )Abstract : In order to achieve high sensitivity detection ，infrared detectors need to be optimized. Based on the Silvaco device simulation tool, the photoelectric characteristics of p-i-n InP/IriQ,53GaQ,47As/In 0.53GaQ,47As photode tector is analyzed. The effects of absorption concentration and mesa width on dark current and junction capaci tance in the structure are simulated. The results show that as the doping concentration of the absorption layergradua <yincreases ，thedarkcu r entofthedevicegradua <ydecreases ，andthejunctioncapacitancegradua <y increases. When the mesa width becomes narrower ，the dark current of the device decreases ，and the junctioncapacitance becomes smaller. Finally ，the effect of light intensity and frequency on the device junction capaci tance is studied. At low light intensity ，the device junction capacitance is basically unchanged. When the light intensityincreasesto1 W /cm 2!thedevicejunctioncapacitanceincreasesrapidly2Thedevicejunctioncapaci-tance increases with frequency decreasing. The peak is caused by defect levels.Key words:near-infrared photodetector；InP/InGaAs；dark current；junction capacitance0引言随着红外探测技术的不断发展，红外探测器作为该技术中最核心的部分也发展极为迅猛&红外探测器可将人类肉眼不可见的红外辐射能转换为可测量的能量！其研究最重要的是材料和器件结构的选择。
铟镓砷光电管
铟镓砷光电管
铟镓砷（InGaAs）光电管是一种特殊类型的光电探测器，广泛应用于光电子学领域。
InGaAs光电管通常用于探测红外光谱范围的光，其波长范围一般在800nm至1700nm之间，但也有一些特殊设计的产品可以覆盖更宽或更窄的光谱范围。
InGaAs光电管的工作原理基于光电效应，即当光照射在半导体材料上时，能够激发出电子-空穴对，从而产生光电流。
这种光电效应使得InGaAs光电管能够将光信号转换为电信号，从而实现对光的探测和测量。
InGaAs光电管具有许多优点，如高灵敏度、快速响应、低暗电流和低噪声等。
这使得它在许多领域都有广泛的应用，如光通信、光谱分析、红外成像和光探测等。
请注意，虽然InGaAs光电管在许多应用中表现出色，但它也有一些限制和缺点。
例如，它对某些特定波长的光可能不够敏感，或者在高温环境下性能可能会下降。
因此，在选择和使用InGaAs光电管时，需要根据具体的应用需求和条件进行综合考虑。
此外，InGaAs光电管还可以分为不同类型，如PIN光电二极管、
雪崩光电二极管（APD）等。
每种类型的光电管都有其独特的特点和适用场景，因此在选择时需要根据具体需求进行选择。
总的来说，铟镓砷光电管是一种重要的光电探测器件，具有广泛的应用前景和市场需求。
随着光电子学技术的不断发展，InGaAs光电管的性能和应用范围也将不断得到提升和拓展。
高速InGaAsPIN光电探测器の研究
摘要本论文工作围绕１．Ｏ．１．６ｕｍ光通讯波段Ｉｎ０，５３Ｇａｏ．４７ＡｓＰＩＮ超高速光电探测器的研制开展，针对超高速光电探测器的特点，以光电探测器的设计、制作和测试＼／为主要内容，研制出了一批性能良好的光电探测器，，ｆ｝导到了下面一些结果：…＼１．在对光电探测器的卜Ｖ特性、量子效率、Ｃ—Ｖ特性和瞬态响应速度进行计算和讨论的基础上，进行了探测器的结构设计。
从优化探测器的响应速度、耦合效率和量子效率的角度出发，提出了合理的Ｉｎｏ．５３Ｇａｏ４７ＡｓＰＩＮ光电探测器的外延层材料结构和器件图形结构，利用这个结构进行了探测器的版图设计，得到了实用可行的正面入射台面结构Ｉｎｏ５３Ｇａｏ４７ＡｓＰＩＮ光电探测器版图。
２．通过正胶反转工艺、湿法腐蚀工艺和聚酰亚胺的钝化工艺实验，得到了合适的Ｉｎｏ５３Ｑａｏ４７ＡｓＰＩＮ光电探测器的单项工艺条件，利用这些单项工艺制定出了详细的探测器工艺流程，并且利用这个工艺流程制成了一批ＩＩｌ０．５３Ｇａｏ４７ＡｓＰＩＮ光电探测器芯片。
３．通过对探测器卜Ｖ特性、光谱响应、Ｃ—Ｖ特性和瞬态时域响应的测试原理和方法的讨论，利用相应的测试设备对探测器的性能参数进行了测量，并对典型器件的测试结果进行了分析。
由探测器的卜Ｖ特性曲线得到了典型器件在．５Ｖ下的反向暗电流为６４０ｐＡ，，击穿电压为３７Ｖ；由探测器的光谱响应得到了探测器的峰值响应波长为１．６５ｕｍ、短波方向的截止波长为Ｉｕｍ、长波方向的截止波长为１．７５ｕｍ；由探测器的Ｃ—Ｖ特性曲线得到了典型探测器的在．５Ｖ偏压下的电容约为１．４ｐｆ，通过对Ｃ—Ｖ特性的讨论得到了影响探测器的电容的主要因素是分布参数：由探测器的时域瞬态响应的测量得到了典型器件在．ＩＯＶ下的上升时间为３７ｐｓ，下降时间为３０ｐｓ，半高宽为４８ｐｓ，通过时域瞬态响应曲线，探讨了影响探测器响应速度的主要因素，得到了电路的ＲＣ时间常数、载流子在耗尽区外的扩散作用和测试系统的响应速度是影响探测器的响应速度的主要因素的结论，并且对测试系统中存在的问题进行了分析，预期改进测试系统后，可一ｌ、以获得更符合实际的测量结果。
上转换单光子探测器的研究及技术进展
上转换单光子探测器的研究及技术进展单光子探测器（Single photon detector）是一种能够探测到单个光子的器件，具有广泛的应用前景。
在过去的几十年中，对于单光子探测器的研究和技术进展有了重大突破，尤其在材料、结构和探测原理等方面取得了显著进展。
首先，材料方面。
过去，铠甲重计数器（APD）是最常用的单光子探测器。
然而，砷化镓（GaAs）和铟镓砷化物（InGaAs）等材料的发展使得人们有了更好的选择。
这些半导体材料都可以用来制造高性能的单光子探测器。
而且，随着纳米技术的进步，人们已经可以制造出非常小尺寸的探测器，从而提高了探测器的空间分辨率。
其次，结构方面。
近年来，人们对于单光子探测器的结构进行了改进，以提高其灵敏度和效率。
例如，超导单光子探测器（SSPD）是一种基于超导电子材料的探测器。
与传统的光电倍增管（PMT）和APD相比，SSPD具有更高的量子效率和更低的暗计数率。
此外，人们还研究了微腔单光子探测器（Microcavity Single Photon Detector，MCSPD）。
该探测器利用了光与微腔模式的相互作用，从而实现了更高的灵敏度和探测效率。
最后，探测原理方面。
目前常见的单光子探测原理有直接探测、光电倍增管、电子单光子探测器以及光子计数。
其中，直接探测原理是利用半导体材料的光电效应，将光子转化为电子，然后测量电子的信号来进行光子探测。
光电倍增管则是通过将光子转化为电子，并通过多级倍增过程放大电子信号，从而实现对单光子的探测。
电子单光子探测器是一种新型的探测器，它利用了电子束缚态的能级结构，通过测量电子的能级跃迁来进行光子探测。
光子计数是一种基于光子与其中一种介质的相互作用的原理。
它通过测量光子与特定介质反应产生的光子来进行光子计数。
总之，随着材料、结构和探测原理的不断改进和突破，单光子探测器的性能不断提高，应用领域也越来越广泛。
目前，单光子探测器已经在量子通信、量子计算、量子密钥发电等方面得到了广泛应用。
【国家自然科学基金】_ingaas探测器_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730
2011年 科研热词 光电探测器 ingaas 阿达玛变换 近红外光谱仪 近红外 自调零技术 焦平面 热电致冷器 气密性 比接触电阻 欧姆接触 暗电流 无效像元 数字微镜 敏感度 探测器 延伸波长hgaas 平行缝焊 密封 失调电压 半导体激光器 半导体器件物理 化合物半导体 分子束外延 偏振响应 传输线模型(tlm) 中红外 p-inp aes 推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
科研热词 推荐指数 钝化 2 焦平面 2 探测器 2 ingaas 2 非均匀性 1 量子效率 1 通信速率 1 辐射测温 1 等离子增强化学汽相沉积 1 磷化铟 1 理想因子 1 环境辐射 1 测温不确定度 1 氮化硅 1 暗计数 1 扫描成像 1 开管zn扩散 1 实时测温 1 噪声 1 响应率 1 发射率 1 光敏区 1 串音 1 串联电阻 1 lbic 1 ingaas探测器 1 i-v曲线 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
科研热词 高速光探测器 铟镓砷 感应耦合等离子体 带宽 导带不连续性 单行载流子 刻蚀损伤 xrd raman光谱
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
InGaAs探测器的光电性能仿真与结构优化研究
InGaAs探测器的光电性能仿真与结构优化研究短波红外In GaAs探测器在近室温下具有良好的性能,在航天遥感领域有着重要的应用价值。
为进一步提升短波红外InGaAs探测器的性能,本论文重点研究了InAlAs帽层的晶格匹配和延伸波长探测器的关键结构参数对暗电流的影响,并进行了实验验证,研究了器件暗电流机制;仿真了吸收层内含有电子阻挡层器件的暗电流特性,与无电子阻挡层结构器件特性进行对比分析,并对电子阻挡层的位置和周期进行了仿真优化,获得了抑制暗电流的优化结构参数。
概述了建立仿真建模的过程,包括模块的选择、结构定义、物理模型设定、数值方法选择、器件特性获取以及结果分析等。
另外,还有实时输出窗口可以用来直接查看结果并调试模型的参数等,概述了Atlas软件仿真的基本流程。
采用Atlas器件仿真软件,研究了与InP衬底晶格匹配的InAlAs帽层器件的暗电流机制,分析了吸收层厚度和掺杂浓度对器件暗电流的影响。
研究发现,吸收层厚度在0.25μm以内时,暗电流会随着厚度增大而减小,进一步增大厚度时,暗电流的变化较小;吸收层浓度增大,暗电流会减小,但是浓度增大到一定程度将会影响到光的吸收效率。
通过实验验证,分析器件的暗电流机制,发现室温下器件的暗电流主要由扩散电流主导。
采用标准替代的方法,研究了光栅光谱仪和傅里叶光谱仪校准器件的响应光谱,结果表明,利用已知的标准器件及其标准光谱,两者都可以用来校准待测器件的响应光谱。
傅里叶光谱仪由于具有便携操作性,信号较强,稳定性高等优点,一般得到的结果相对优于光栅光谱仪。
采用Atlas器件仿真软件研究了InAlAs帽层延伸波长器件的暗电流机制,分析了吸收层厚度和掺杂浓度对器件暗电流的影响,同时研制了基于界面数字超晶格结构的In GaAs探测器,并测试了器件的暗电流和响应光谱。
器件响应光谱与仿真拟合结果基本一致。
在暗电流特性方面,在-0.01V下,300K和200K时的暗电流大小为6.47×10-9A和1.05×10-12A。
基于近红外单元单光子雪崩二极管的相干测速实验分析
基于近红外单元单光子雪崩二极管的相干测速实验分析李彬;王晓芳;康岩;岳亚洲;李薇薇;张艺馨;雷宏杰;张同意【期刊名称】《光子学报》【年(卷),期】2024(53)1【摘要】为分析死时间、暗计数等因素对单光子相干测速性能的影响,搭建了基于近红外单元单光子雪崩二极管探测器的外差相干测速实验系统,实验分析了探测器暗计数率和信号探测光子计数率对多普勒信息重建的影响,以及由探测器死时间决定的饱和计数率限制下的最优信号探测光子计数率。
在1μs探测器死时间、1 ms 采集时间下,分别对1.8 kHz、52.4 kHz和194.4 kHz探测器暗计数率影响下的光子到达时间序列进行快速傅里叶变换,从频谱数据中提取拍频信号。
实验结果表明,随着光子计数率的增加,相干拍频信号频谱信噪比逐渐增大而后趋于平稳,当接近饱和计数率时,在相干拍频信号频谱低频区域和拍频频率两侧出现了谐波分量,谐波频率间距与光子计数率数值基本相等,受谐波影响较小的最优光子计数率约为单光子探测器饱和计数率的90%。
研究结果可为全光纤单光子多普勒测速雷达技术的发展和应用提供参考。
【总页数】10页(P202-211)【作者】李彬;王晓芳;康岩;岳亚洲;李薇薇;张艺馨;雷宏杰;张同意【作者单位】中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所;中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室;中国科学院大学【正文语种】中文【中图分类】TP79【相关文献】1.基于InGaAs/InP雪崩光电二极管的高速单光子探测器雪崩特性研究2.单光子雪崩二极管雪崩建立与淬灭的改进模型3.基于单光子雪崩二极管阵列的成像技术研究进展(特邀)4.Zn扩散对InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管雪崩击穿概率的影响5.基于单光子雪崩探测器线阵的全天时测速和监控系统设计因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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在８００．９００ｎｍ波段，硅雪崩光电二极管凭借其优越性能、高可靠性以及廉价获得了广泛的应用。
根据硅在８００—９００ｎｍ波段的光吸收系数值，为获得高的量子效率，ＡＰＤ需要具有３０—５０ｎｍ长的耗尽区。
在单边突变的ｐ－ｎ结中，为得到长的耗尽区并降低ＡＰＤ的工作电压，硅ＡＰＤ采用了一种有ｎ＋．Ｐ．舻ｐ＋构成的拉通型结构，如图２．２所示。
图２－２拉通型ＡＰＤ内部结构及电场分布
其中７ｃ层为受主杂志，掺杂浓度很低，接近Ｐ型本征层。
图中右方表示了电场强度的分布示意图。
近年来，随着半导体工艺技术的发展，人们开展了硅单光子探测器的集成化和阵列化的研究。
由于拉通型结构耗尽层厚，所需功率大且需热电冷却，不易集成化。
因此一种新的薄型结构被开发，如图２．３所示。
该结构所需偏置电压仅为１５．４０Ｖ，同时因为耗散功率小，不需冷却。
虽然利用薄型ＡＰＤ制成的硅单光子探测器的探测效率在８３０ｎｍ时只有１０％。
但由于集成化和阵列化可以发挥更大、更广的作用，因此还是有越来越多的人投入到薄型硅ＡＰＤ的研究当中。
图２－３薄型ＡＰＤ内部结构
２．３．２锗（Ｇｅ）ＡＰＤｌｌ２Ｉ
对锗ＡＰＤ单光子探测器的研究很早就开展了。
实验表明，当温度高于１００Ｋ时，只要锗ＡＰＤ的偏置电压大于其雪崩电压就会产生雪崩效应，这是由于锗ＡＰＤ的热激发非常严重。
在实际应用中，必须将其冷却至１００Ｋ以下。
通常使用液氮将
８
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第三章正弦门控单光子探测器设计
３．１正弦门控工作模式１１４ｉ
在单光子探测中，由于ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰＡＰＤ探测的是极其微弱的单光子信号，要想使光生载流子转换为可测量的宏观电流，需要非常大的倍增增益。
ＩｎＧａＡｓＡＰＤ工作在盖革模式下，即偏置电压略高于雪崩击穿电压，此时，ＡＰＤ会发生自持雪崩增益，理论上增益为无穷大。
当雪崩发生后，所产生的电流非常大，此时需要及时抑制雪崩，否则雪崩次数增多会损坏ＡＰＤ。
另外，在雪崩效应的发生过程中，ＡＰＤ无法对后续入射的光子再次做出响应，为使ＡＰＤ能够准确探测到下一个单光子，要求必须能够及时快速抑制雪崩电流。
目前常用的抑制雪崩方法大致分为三类：无源抑制、有源抑制和门控模式【１５１１１６１。
对比这三种方法：无源抑制电路结构简单，但是单光子计数率不高，因为雪崩二极管的淬灭时问主要由电阻电容值决定，为使ＡＰＤ及时淬灭，ＲＥ阻值设置很大，从而使淬灭时间足够长，这也导致单光子探测系统的时间分辨率不高，本文单光子探测器的工作频率为２００ＭＨｚ，无源抑制方法难以胜任；有源抑制方法与无源抑制不同，可以自行控制抑制雪崩的时间，提高单光子探测系统的时间分辨率，但是在这种情况下，ＡＰＤ两端始终加有高于雪崩电压的直流偏置电压，这样长时间工作会使ＡＰＤ的寿命大幅缩短，同时降低了单光子探测器的稳定度；对比无源抑制和有源抑制方法，门控工作模式能够确保有光子到来的时候，门打开，ＡＰＤ两端的直流偏置电压高于雪崩电压发生雪崩效应，没有光子到达的时候，门关闭，同时ＡＰＤ两端的偏置电压降低到雪崩电压以下，这样不仅能够提高ＡＰＤ探测单光子的综合性能也能够大大减少暗计数的发生。
目前，基于ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰＡＰＤ的单光子探测主要应用于量子信息和通信技术中，在这些应用中，单光子到达ＡＰＤ的时间是可以精确计算的，所以门控工作模式适合进行ＡＰＤ单光子探测。
ＡＰＤ工作在门控模式下，由于ＡＰＤ存在电容值很小的结电容Ｃ，门脉冲通过ＡＰＤ后因为结电容的微分效应产生幅值较大的尖峰噪声（ｓｐｉｋｅｎｏｉｓｅ），这样容易使需要测量的单光子信号被尖峰噪声所淹没而难以读取。
如何有效提取雪崩信号
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４．２相关设计流程
ＰＣＢ的大致设计流程包括几个步骤：设计准备，ＰＣＢ板面设计，ＰＣＢ布局，布线，布线改进，设计规则检查Ｃ检查和结构检查，制版。
（１）前期准备。
包括元件库和原理图。
在进行ＰＣＢ设计前，需准备好原理图元件库和ＰＣＢ元件库。
Ｐｒｏｔｅｌ自带通用元件库，库中没有的元件可以手动绘制并添加。
在设计过程中大部分ＰＣＢ元件封装都可以封装库直接调用，其他芯片等元件封装可通过绘制得到。
（２）结构设计。
首先明确所需电路板的大小以及所需要的定位孔位置和口径，然后绘制ＰＣＢ的版面，同时确定按钮、定位螺丝、接入接出口以及装配孔等最后划分后续需要布线的地方和明确不能走线的位置。
（３）布局。
在原理图上生成网络表（Ｄｅｓｉｇｎ．＞ＣｒｅａｔＮｅｔｌｉｓｔ），在ＰＣＢ图上导入网络表（Ｄｅｓｉｇｎ－＞ＬｏａｄＮｅｔｓ），然后根据飞线和原理图对器件进行布局。
在放置元器件时，需考虑元器件的实际大小，如面积、高度和元器件之间的放置关系，以保证电气性能和安装的可行性。
（４）布线。
ＰＣＢ设计流程中最重要的就是布线，因为布线的好坏直接决定了ＰＣＢ板的性能。
布线时要注意遵循ＰＣＢ的设计要求，使电路达到良好的电气特性，如不同信号层之间的信号线尽量垂直走线等。
（５）设计规则检查。
首先应该保证所绘制的电路原理图正确，然后对比由电路原理图生成的网络文件与电路原理图，检查网络文件中的连接关系式否正确并且没有遗漏，若有错误，应该及时改正并再次确认检查，只有这样才能确保后面连线工作的顺利进行；检查完网络文件之后，应该对设计的ＰＣＢ板进行设计规则检查，如有错误应及时对照设计进行修改，这样ＰＣＢ板的电气性能才能保证正确无误。
４．３调试与分析
４．３．１单光子探测器测试方案
单光子探测器测试方案需用到高速单光子源作为发射端，由于条件有限，本。