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| 1 | 超越论文,服务科研——《Light:Science & Applications》培育我国旗舰科技期刊的探索显示文摘针对我国科技期刊在破'四唯'形势下的传统弊病,总结了我国旗舰科技期刊《Light:Science&Applications》如何回归科研本质、用大局观办刊、报道面向国计民生的重要研究,为科学家抢占首发权、培养青年科学家与编辑人才的创新实践,为我国科技期刊的未来道路提供启发与思考。 | 郭宸孜 白雨虹 崔铁军 | 2019 | 编辑学报2019，31，1： | 25 |
| 2 | InP基近红外单光子雪崩光电探测器阵列显示文摘单光子雪崩光电探测器(SPAD)具有雪崩增益大、响应速度快、探测效率高、易于集成的特点。SPAD阵列器件可进行弱光三维成像,在生物化学、量子通信、激光雷达等领域具有重要应用。因此开展SPAD器件及阵列探测技术的研究具有非常重要的意义。给出了近红外InGaAs/InP SPAD单元工作原理和阵列结构性能,对暗计数率、探测效率、后脉冲等主要影响因素和器件优化方向进行总结,概述了近年来SPAD阵列器件的主要技术方案,给出了串扰来源和消除方法,并对相关研究单位的技术与结果进行对比。 | 刘凯宝 杨晓红 何婷婷 王晖 | 2019 | 激光与光电子学进展2019，56，22： | 17 |
| 3 | InP基自由运行模式单光子APD显示文摘基于InGaAs/InP材料的雪崩二极管探测器工作响应波段范围0.9~1.67μm,在盖革模式下探测效率较高,具有单光子量级的灵敏度,通过配置不同的偏置电路,可工作在门控和自由运行模式。目前主要采用门控模式的工作方式,门控模式可应用于光子到来时间已知的量子密钥分发。在激光测距、激光雷达成像等应用中当光子到达时间是未知的条件下,器件需工作在自由运行模式下。通过内部集成或片上集成自淬灭器件,探测器本身具有自淬灭或自恢复功能,无需外部淬灭电路,可工作在自由运行模式,大大拓展了InGaAs/InP单光子探测器的应用领域,同时对制备单光子探测器阵列具有优势。另外,采用InGaAs/GaAsSbⅡ类超晶格材料作为雪崩二极管的吸收层,可将探测器的截止波长进一步扩展为2.4μm。首先对盖革模式APD进行了介绍,在此基础上对当前发展的自由运行模式以及扩展波长的InP基单光子探测器原理和性能进行了详细的阐述。 | 史衍丽 朱泓遐 杨雪艳 曾辉 李再波 刘辰 王建 王伟 | 2020 | 红外与激光工程2020，49，1： | 6 |
| 4 | 集成型快速主动淬灭InGaAsP近红外单光子探测器显示文摘针对1.06μm单光子探测应用,研制了基于InGaAsP/InP单光子雪崩二极管(SPAD)的集成型快速主动淬灭近红外单光子探测器。在制冷封装中集成关键淬灭元件并优化SPAD驱动电路,使得所研制的探测器具有极短的淬灭延迟,同时实现了较低的功耗和紧凑的设计。探测器具有良好的综合性能,在-30℃、10%探测效率、100 ns死时间条件下,后脉冲概率约为10%,暗计数率约为1 kHz;最短死时间低至50 ns,最大可用探测效率达30%。所研制的探测器采用105μm/125μm多模光纤耦合,尺寸仅为63 mm×54 mm×44 mm,且集成了门控、参数控制和时间相关单光子计数等功能,适用于体积受限的单点和多波束激光雷达系统。 | 刘俊良 许伊宁 董亚魁 李永富 刘兆军 赵显 | 2021 | 中国激光2021，48，12： | 6 |
| 5 | 单光子探测器的研究进展显示文摘单光子探测器能够探测极微弱光信号,具有较高的灵敏度,在民用和国防领域都有广泛的应用。近年来,随着科学技术的飞速发展,在传统光电探测器件不断优化和改进的同时,其它新型光电探测器件也得到了极大发展且取得了重要技术成果。为深入了解单光子探测器的技术发展现状和趋势,总结了目前具有代表性的单光子探测器在研究现状、技术难点和最新技术突破等方面的关键信息,分析了光电倍增管和雪崩光电二极管等传统单光子探测器的优势与不足以及之后的技术发展方向,同时还介绍了超导纳米线单光子探测器和基于新型2维材料的雪崩光电二极管等几类具有良好光电性能和巨大发展潜力的新型单光子探测器,并对其发展前景进行了展望。 | 程碑彤 代千 谢修敏 徐强 张杉 宋海智 | 2022 | 激光技术2022，46，5： | 5 |
| 6 | InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管InP顶层掺杂研究显示文摘通过理论计算和对比实验研究了InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管中InP顶层掺杂浓度对于器件性能的影响.理论结果显示,InP顶层的掺杂浓度越低越有利于抑制边缘击穿,降低隧穿暗载流子产生速率,提高雪崩击穿几率.实验结果显示,顶层非故意掺杂的器件在223K下获得了20%的单光子探测效率和1kHz的暗计数率,其单光子探测效率比顶层掺杂浓度为5×10^(15)/cm^3的器件高3%~8%,而暗计数率低一个量级.结果表明,降低InP顶层的掺杂浓度有利于提高器件性能. | 李彬 陈伟 黄晓峰 迟殿鑫 姚科明 王玺 柴松刚 高新江 | 2017 | 红外与毫米波学报2017，36，4： | 4 |
| 7 | InP基单光子探测器的发展和应用显示文摘InP/InGaAs单光子探测器经过近40年的发展,其主要性能指标探测效率达到了60%,暗计数率在20kHz以内(-20℃温度下),时间抖动、后脉冲以及光子计数率也在进一步提高,目前已经获得百ps以内的时间抖动,后脉冲概率1%~5%,光子计数率达到GHz。进一步的性能提升需要考虑具有更小离化系数比和过剩噪声的材料系统,以及具有多增益放大并能对雪崩增益进行控制和调节的器件,在减小后脉冲的同时维持一定的器件增益;波长进一步扩展,以提供更多的波长选择;芯片内部集成自淬灭以简化电路,同时实现自由运行单光子探测,并易于集成到盖革模式单光子焦平面阵列。本文对常规SAGCM(分离吸收、缓变、电荷层、倍增结构)的InP/InGaAs单光子探测器的最新发展,以及基于该技术发展的新器件技术进行了报道和介绍。 | 黄润宇 赵伟林 曾辉 李再波 侯泽鹏 叶海峰 王伟 张家鑫 刘辰 杨雪艳 朱泓遐 史衍丽 江云天 | 2021 | 激光与光电子学进展2021，58，10： | 4 |
| 8 | 探测器非线性响应对能见度激光雷达的影响显示文摘在光子计数模式的激光雷达应用中,回波信号的动态范围大。激光雷达的远场回波信号处于探测器的线性输出区间,无需进行校准;近场信号基本处于探测器的非线性响应区,需要进行校准。为了提高远场信号的信噪比,提出了一种校准方法。依据脉冲激光雷达方程,使用远场信号反演得到修正的近场信号,并与接收的回波信号作比较,得到校准因子。进一步使用校准因子修正前后的数据分别反演了能见度,并与能见度仪的探测结果作比较。结果显示:对于未修正的数据,远场信号反演与能见度仪得到的能见度平均偏差和标准差分别为0.57km和1.89km,而近场信号的平均偏差大于10km。由修正后的数据得到的能见度与能见度仪的结果符合得很好,平均偏差和标准差分别为0.43km和0.76km。 | 魏天问 王冲 上官明佳 尚祥 夏海云 | 2018 | 激光与光电子学进展2018，55，11： | 4 |
| 9 | Ultra-low V_(pp)and high-modulation-depth InP-based electro-optic microring modulator显示文摘A modulator is an essential building block in the integrated photonics,connecting the electrical with optical signals.The microring modulator gains much attention because of the small footprint,low drive voltage and high extinction ratio.An ultra-low V_(pp)and high-modulation-depth indium phosphide-based racetrack microring modulator is demonstrated in this paper.The proposed device mainly comprises one racetrack microring,incorporating a semiconductor amplifier,and coupling with a bus waveguide through a multimode interference coupler.Traveling wave electrodes are employed to supply bidirectional bias ports,terminating with a 50-Ω impedance.The on/off extinction ratio of the microring reaches 43.3 dB due to the delicately tuning of the gain.An 11 mV V_(pp),a maximum 42.5 dB modulation depth and a 6.6 GHz bandwidth are realized,respectively.This proposed microring modulator could enrich the functionalities and designability of the fundamental integrated devices. | Dapeng Liu Jian Tang Yao Meng Wei Li Ninghua Zhu Ming Li | 2021 | Journal of Semiconductors2021，42，8： | 3 |
| 10 | 超短脉冲门控高速InGaAs/InP APD单光子探测显示文摘提出一种超短脉冲门控盖革模式的InGaAs/InP雪崩光电二极管(APD)单光子探测方案,采用电容平衡与低通滤波相结合的方式来实现光生雪崩信号的有效提取。该方案所用的单光子探测器在700 MHz时具有良好的探测性能,当工作温度设置为-30℃、探测效率为10%时,暗计数率仅为7.1×10^(-7)门^(-1),后脉冲概率为3.7%。该方案弥补了其他方案在这一频段工作时的性能劣势,实现了商用单光子探测器工作重复频率在更大的范围内连续可调并保持很好的探测性能。 | 黄梓楠 梁焰 | 2018 | 光学仪器2018，40，4： | 3 |
| 11 | Ultra-low dark count InGaAs/InP single photon avalanche diode显示文摘A low noise InGaAs/InP single photon avalanche diode(SPAD) is demonstrated. The device is based on planar type separate absorption, grading, charge and multiplication structure. Relying on reasonably designed device structure and low-damage Zn diffusion technology, excellent low-noise performance is achieved. Due to its importance, the physical mechanism of dark count is analyzed through performance characterization at different temperatures. The device can achieve 20% single photon detection efficiency and 320 Hz dark count rate(DCR) with a low after pulsing probability of 0.57% at 233 K. | LI Bin NIU Yuxiu FENG Yinde CHEN Xiaomei | 2022 | Optoelectronics Letters2022，18，11： | 2 |
| 12 | 高增益红外单光子探测技术研究进展(特邀)显示文摘超灵敏单光子探测是光量子信息和量子调控领域发展的关键技术,实现高效率、超灵敏、低功耗以及低成本的单光子探测具有重要的科学意义和应用价值。与可见光波段的Si基单光子探测器相比,红外响应单光子探测器目前在成本和性能方面都存在较大差距,探索基于新材料和新机制的红外单光子探测技术是光电探测领域发展的迫切需求。近年来,低维材料由于其独特的物化性质,为研制高增益、室温工作和宽波段响应的探测器提供了新的可能,高性能低维材料光电探测技术也成为了当前红外探测领域的研究热点。文中首先回顾了传统雪崩类半导体红外光电探测器的基本原理,在此基础上,介绍了基于新型低维材料的雪崩机制光电探测技术的最新进展,之后讨论了光诱导栅压效应型光电探测器件的新型光增益放大机制,并描述了在该工作机制下相关低维材料红外探测器的基本结构和性能表现。最后展望了高增益红外单光子探测技术的未来发展方向和面临的挑战。 | 吴静远 刘肇国 张彤 | 2021 | 红外与激光工程2021，50，1： | 2 |
| 13 | Avalanche photodetectors based on two-dimensional layered materials显示文摘The past decade has witnessed a dramatic increase in interest in emerging photodetectors built from two-dimensional(2D)layered materials.A major driver of this trend is the growing demands for lightweight,uncooled,and even flexible photodetection technology.However,2D layered materials always suffer from low light absorption coefficients due to their atomically thin nature.Impact ionization,which can achieve carrier multiplication,is a promising strategy to design 2D photodetectors with high detection efficiency.In this review,typical types of photodetection mechanisms in 2D photodetectors are first summarized.We then discuss the avalanche mechanism induced by impact ionization and avalanche photodetectors based on conventional silicon and III–V compound semiconductors.Finally,a host of emerging avalanche photodetectors based on 2D materials and their van der Waals heterostructures,and their potential applications in the field of photon-counting technologies are detailed.By reviewing the recent progress and discussing challenges faced by 2D avalanche photodetectors,this review aims to provide perspectives on future research directions of 2D material-based ultrasensitive photodetectors such as single-photon detectors. | Jinshui Miao Chuan Wang | 2021 | Nano Research2021，14，6： | 2 |
| 14 | 快速热退火对InGaAsSb/AlGaAsSb多量子阱材料发光特性的影响显示文摘I型InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱是1.8~3μm波段锑化物半导体激光器的首选材料,为进一步提升分子束外延生长的InGaAsSb/AlGaAsSb量子阱材料的光学性能,本文对其进行了快速热退火处理,通过光致发光光谱研究了快速热退火对量子阱材料光致发光特性的影响。光致发光光谱测试结果表明,快速热退火会使量子阱结构中垒层、阱层异质界面处的原子互扩散,改善量子阱材料的晶体质量,促使结构释放应力,进而提高了量子阱材料的光学性能。随着退火温度升高,量子阱材料的室温光致发光谱峰位逐渐蓝移,在500,550,600℃退火后,量子阱材料光致发光谱的峰位分别蓝移了7,8,9 meV。通过变温及变功率光致发光光谱测试,确认了样品发光峰的来源,位于0.687 eV的发光峰为局域载流子的复合,位于0.701 eV的发光峰为自由激子的复合。对不同退火温度的样品进一步研究后发现,退火温度的升高降低了材料中局域态载流子复合的比例,在600℃退火温度下局域载流子与自由激子的强度比值降为500℃退火温度下的22.6%,这表明合适温度的快速热退火处理可以有效改善量子阱材料的光致发光特性。 | 申琳 唐吉龙 贾慧民 王登魁 房丹 方铉 林逢源 魏志鹏 | 2021 | 中国激光2021，48，7： | 2 |
| 15 | GHz重复频率可调InGaAs/InP单光子探测器显示文摘InGaAs/InP雪崩光电二极管(avalanche photodiode APD)可实现近红外波段的单光子检测,具有集成度高功耗低等优势,被广泛应用于量子信息科学、激光测绘、深空通信等领域。通常,为了减小误计数,InGaAs/InP APD工作在门控盖革模式,其门控信号的重复频率直接决定了探测器的工作速率。基于此,采用低通滤波方案,结合集成了GHz正弦门控信号产生、雪崩信号采集、温度控制、偏置电压调节等功能的处理电路,搭建了GHz重复频率可调的高性能InGaAs/InP单光子探测器。GHz门控信号重复频率升高到2 GHz,其相位噪声仍优于-70 dBc/Hz@10 kHz,且尖峰噪声被抑制到热噪声水平,当探测效率为10%时,暗计数仅为2.4×10^(-6)/门。此外,还验证了该方案下探测器的长时间稳定性,测试了工作速率、偏置电压等对APD关键性能参数的影响,为GHz InGaAs/InP APD的进一步集成及推广奠定基础。 | 王天烨 费起来 徐博 梁焰 曾和平 | 2021 | 红外与毫米波学报2021，40，6： | 2 |
| 16 | A universal simulating framework for quantum key distribution systems显示文摘Quantum key distribution(QKD)provides a physical-based way to conciliate keys between remote users securely.Simulation is an essential method for designing and optimizing QKD systems.We develop a universal simulation framework based on quantum operator descriptions of photon signals and optical devices.The optical devices can be freely combined and driven by the photon excitation events,which make it appropriate for arbitrary QKD systems in principle.Our framework focuses on realistic characters of optical devices and system structures.The imperfections of the devices and the non-local properties of a quantum system are taken into account when modeling.We simulate the single-photon and Hong-Ou-Mandel(HOM)interference optical units,which are fundamental of QKD systems.The results using this event-driven framework agree well with the theoretical results,which indicate its feasibility for QKD. | Guan-Jie FAN-YUAN Wei CHEN Feng-Yu LU Zhen-Qiang YIN Shuang WANG Guang-Can GUO Zheng-Fu HAN | 2020 | Science China(Information Sciences)2020，63，8： | 2 |
| 17 | 单光子探测器制冷系统研究显示文摘负反馈雪崩光电二极管是一款单片集成负反馈电阻的砷化镓铟雪崩光电二极管光子计数器件。在基于负反馈雪崩光电二极管的单光子探测器中,高灵敏度的制冷系统是保障其正常工作的必备条件。采用被动制冷和主动制冷相结合的方式,设计了一套高灵敏度制冷系统。通过理论计算、仿真和实测该制冷系统,表明该系统内部功耗降低58.63%,且在室温25℃和高温65℃环境下,该系统均能使负反馈雪崩光电二极管工作温度控制在(−20±0.3)℃,具有环境适应性强、制冷温差大、制冷温度可控等优点。 | 吕海燕 洪占勇 杜先常 | 2023 | 量子电子学报2023，40，3： | 0 |
| 18 | 高稳频微弱激光量子源测量标定技术研究显示文摘激光雷达探测系统需求稳定的单光子源作为定标光源,通过输出波长及功率可量化溯源的微弱光量子信号,对探测系统的探测不确定度进行分析,并对接收与探测系统性能进行评估。针对这一需求设计并研制一种输出激光波长稳定、输出平均光子数从10^(11) s^(-1)量级至10~3 s^(-1)量级的可调谐高稳频微弱激光量子源,并开展了相关测量标定工作。输出的微弱信号光波长稳定在532.269 nm处,功率覆盖79.3 nW至0.34 fW,平均光子数覆盖10^(11) s^(-1)量级至10~3 s^(-1)量级,在10~5 s^(-1)量级的稳定度优于0.6%,能够满足激光雷达系统探测不确定度分析与性能评估等方面的应用需求。 | 周志刚 王加朋 杜继东 白岩林 高振威 杨海生 | 2023 | 宇航计测技术2023，43，3： | 0 |
| 19 | M湍流信道下副载波BPSK调制系统的误码率分析显示文摘将FSO激光通信应用于遥测系统已成为技术发展趋势。讨论FSO激光通信中BPSK调制的误码率问题,提出一个复合信道模型。该模型考虑了大气衰减、M大气湍流模型和非零瞄准指向误差的共同影响,并利用Weibull分布拟合得到一个近似模型。基于这个近似信道模型,利用广义Gauss-Lagueree展开式,推导出误码率闭合表达式,并分析FSO激光通信副载波BPSK调制系统的误码率性能。数值仿真结果表明,推导的误码率理论值与仿真值十分接近。该研究有助于未来将激光通信应用于遥测系统的设计。 | 方宗奎 | 2017 | 遥测遥控2017，38，2： | 0 |
| 20 | 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显示文摘对InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管进行结构设计与数值仿真,得到相应的电学与光学参数。针对雪崩击穿概率对器件光子探测效率的影响,研究了两次Zn扩散深度差、Zn扩散横向扩散因子、Zn掺杂浓度以及温度参数与器件雪崩击穿概率的关系。研究发现,当深扩散深度为2.3μm固定值时,浅扩散深度存在对应最佳目标值。浅扩散深度越深,相同过偏压条件下倍增区中心雪崩击穿概率越大,电场强度也会随之增加。当两次Zn扩散深度差小于0.6μm时,会发生倍增区外的非理想击穿,导致器件的暗计数增大。Zn扩散横向扩散因子越大,倍增区中心部分雪崩击穿概率越大,而倍增区边缘雪崩击穿概率会越小。在扩散深度不变的情况下,浅扩散Zn掺杂浓度对雪崩击穿概率无明显影响,但深扩散Zn掺杂浓度越高,相同过偏压条件下雪崩击穿概率越小。本文研究可为设计和研制高探测效率、低暗计数InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管提供参考。 | 郭可飞 尹飞 刘立宇 乔凯 李鸣 汪韬 房梦岩 吉超 屈有山 田进寿 王兴 | 2023 | 光子学报2023，52，6： | 0 |
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