論文の概要: CubeSat single-photon detector module for investigating in-orbit laser annealing to heal radiation damage

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.20559v1
• Date: Sun, 29 Dec 2024 19:53:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-31 16:04:31.404739
• Title: CubeSat single-photon detector module for investigating in-orbit laser annealing to heal radiation damage
• Title（参考訳）: 照射損傷に対する軌道内レーザー熱処理のためのCubeSat単光子検出器モジュール
• Authors: Nigar Sultana, Joanna Krynski, Jin Gyu Lim, John Floyd, Michael Lembeck, Vadim Makarov, Paul Kwiat, Thomas Jennewein,
• Abstract要約: シリコンをベースとした単光子アバランシェフォトダイオード(SPAD)は、量子衛星通信において広く検討されている。 SPADは陽子放射によって誘導される活動領域の変位による暗カウント率(DCR)の上昇に悩まされる。 以前の実験では、約1Wの光学パワーを持つSPADs活性領域のレーザーアニールは、放射線誘起DCRを著しく減少させることを示した。
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• Abstract: Single-photon avalanche photodiodes (SPADs) based on silicon are widely considered for quantum satellite communications but suffer from an increasing dark count rate (DCR) due to displacement damage in their active areas induced by proton radiation. When the DCR of SPADs exceeds a certain threshold, they become unusable for quantum communication protocols. Previous laboratory experiments have demonstrated that laser annealing of SPADs' active area with about 1~W optical power can significantly reduce radiation-induced DCR of synthetically irradiated SPADs. To assess the feasibility of in-orbit laser annealing on constantly irradiated SPADs in low-Earth orbit, we developed a module with a CubeSat form factor capable of both laser and thermal annealing of four silicon SPADs. Here we report the design and ground testing of this module, investigating laser annealing in a simulated space environment. Our results pave the way for an in-orbit trial that may prove this technology useful for future satellite missions with quantum receivers on board.
• Abstract（参考訳）: シリコンをベースとした単光子アバランシェフォトダイオード(SPAD)は、量子衛星通信において広く検討されているが、陽子放射によって誘導される活動領域の変位損傷により、暗カウントレート(DCR)が増大している。 SPADのDCRが一定の閾値を超えると、量子通信プロトコルでは使用不能になる。 以前の実験では、SPADsの活性領域を約1〜Wの光学パワーでレーザーアニールすることで、合成照射されたSPADの放射線誘起DCRを著しく低減できることが示された。 低地球軌道における常に照射されたSPADに対する軌道内レーザーアニールの実現可能性を評価するために,4つのシリコンSPADのレーザおよび熱アニールの両方が可能なCubeSatフォームファクターモジュールを開発した。 本稿では,このモジュールの設計と地上試験について報告する。 我々の結果は、この技術が将来量子受信機を搭載した衛星ミッションに有用であることを示す軌道上での試行の道を開く。

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