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光通信波長帯高速単一光子検出器

シーズコード S120009398
掲載日 2012年3月30日
研究者
  • 井上 修一郎
  • 行方 直人
  • 笹森 真司
技術名称 光通信波長帯高速単一光子検出器
技術概要 InGaAs/InP APD1に、降伏電圧より低い直流バイアス電圧2をかける。周波数500MHzの正弦波のゲート信号3を直流バイアス電圧2に重ねて、1周期の一部で降伏電圧を4V程度超えるように、APD1に加える。APD1を通過した正弦波のゲート信号3をフィルター4で取り除く。検出信号5へのゲート信号3の混入をほぼ完全に取り除けるのでS/Nがよくなり、なだれ増倍時間を短くしても単一光子を検出できる。したがって、アフターパルスを低減でき、検出周期を短くできる。このようにして、波長1550nmの通信波長帯の単一光子を高速に検出できる。
画像

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研究分野
  • 測光と光検出器一般
展開可能なシーズ アバランシェフォトダイオード(APD)を用いた光子検出において、繰返し動作を制限する最大の要因は、アフターパルスの発生である。その発生確率は、APD中を流れるなだれ電流の大きさに比例し、なだれ増倍の終息後、時間の経過とともに低下する。バイアス電圧を低くしてなだれの規模を小さくすることにより、アフターパルスの発生を抑えることができるが、なだれを小さくすると光子検出も難しくなる。この問題に対応しながら、単一光子検出器を高速に動作させる手法を提供する。
APDに加えるゲート信号を矩形波から正弦波に変更し、帯域阻止濾波器によってチャージパルスを除去することにより、閾値を1/200まで低減した。従来のInGaAs/InP APDを用いた光子検出に比べて、はるかに小さな増倍電流での光子検出が可能となり、アフターパルス発生確率を低減させ、高い繰り返し動作を実現した。この光通信波長帯高速単一光子検出器は、量子暗号などの量子情報通信や、Optical Time Domain Reflectometer(OTDR)等に用いる単一光子検出器として最適である。
用途利用分野 単一光子検出器
出願特許   特許 国際特許分類(IPC)
( 1 ) 学校法人日本大学, . 井上 修一郎, 行方 直人, 笹森 真司, . 光通信波長帯高速単一光子検出器. . 2009-07-23
  • H01L  31/107    
  • G01J   1/42     

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