論文の概要: Compact and fully functional high-frequency sine wave gating InGaAs/InP single-photon detector module
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.04173v1
- Date: Thu, 06 Mar 2025 07:38:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-07 15:57:29.533489
- Title: Compact and fully functional high-frequency sine wave gating InGaAs/InP single-photon detector module
- Title（参考訳）: InGaAs/InP単光子検出器モジュールの小型化と完全機能化
- Authors: Qi Xu, Chao Yu, Dajian Cui, Xuan-Yi Zhang, Wei Chen, Yu-Qiang Fang, Lianjun Jiang, Qixia Tong, Jianglin Zhao, Jun Zhang,
- Abstract要約: 高周波正弦波ゲーティング(SWG) InGaAs/InP単光子検出器(SPD)は近赤外線単光子同時検出に広く用いられている。
ここでは、我々の知る限り、最もコンパクトで完全に機能する高周波SWG InGaAs/InP SPDについて述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.837750976908765
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- Abstract: High-frequency sine wave gating (SWG) InGaAs/InP single-photon detectors (SPDs) are widely used for synchronous near-infrared single-photon detection. For practical use, the size of SPD is one of the most concerning features for system integration. Here we present, to the best of our knowledge, the most compact and fully functional high-frequency SWG InGaAs/InP SPD. We develop a sine wave gating integrated circuit (SWGIC) using system-in-package technology that supports functions including large amplitude sine wave gate generation, coincidence gate generation, phase regulation, amplitude monitoring, and amplitude modulation. Moreover, we design and fabricate a high-performance multi-mode fiber coupled InGaAs/InP single-photon avalanche diode (SPAD) with a compact butterfly package. Furthermore, we implement a monolithically integrated readout circuit (MIRC) to extract the weak avalanche signal from large capacitance response of SWG. Finally, the SWGIC, SPAD, MIRC, and the affiliated circuits are integrated into a single module with a size of 6 cm x 5.7 cm x 1.7 cm. After characterization, the SPD module exhibits a photon detection efficiency of 40%, a dark count rate of 9 kcps, and an afterpulse probability of 4.6% at an operation temperature of 238 K and a hold-off time of 160 ns. Our work provides a practical solution for applications necessitating highly integrated near-infrared single-photon detection.
- Abstract（参考訳）: 高周波正弦波ゲーティング(SWG) InGaAs/InP単光子検出器(SPD)は近赤外線単光子同時検出に広く用いられている。
実用上、SPDのサイズはシステム統合の最も重要な特徴の1つである。
ここでは、我々の知る限り、最もコンパクトで完全に機能する高周波SWG InGaAs/InP SPDについて述べる。
我々は,大振幅正弦波ゲート生成,偶然ゲート生成,位相制御,振幅監視,振幅変調などの機能をサポートするシステムインパッケージ技術を用いた正弦波ゲーティング集積回路(SWGIC)を開発した。
さらに,InGaAs/InP単光子アバランシェダイオード(SPAD)をコンパクトなバタフライパッケージで結合した高性能多モードファイバの設計と製造を行った。
さらに,SWGの大容量キャパシタンス応答から弱い雪崩信号を抽出するために,モノリシック集積型読み出し回路(MIRC)を実装した。
最後に、SWGIC、SPAD、MIRCおよび関連回路は6cm x 5.7 cm x 1.7 cmの単一のモジュールに統合される。
キャラクタリゼーション後、SPDモジュールは光子検出効率40%、暗カウント率9kcps、アフターパルス確率4.6%を238K、ホールドオフ時間160nsとする。
我々の研究は、高度に統合された近赤外線単光子検出を必要とするアプリケーションに実用的なソリューションを提供する。
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