高速電子學及其在量子信息技術中的應用.pdf

1、物理學、化學和生物學等眾多基礎學科領域的檢測技術追求更小的時間尺度，因而也就需要實現(xiàn)更高的時間精度。如何實現(xiàn)納秒甚至皮秒級精度的時間測量是高速電子學的熱點之一。本文對高精度時間信號的處理和檢測技術進行了研究，設計出一套高精度時間甑別電路并將其應用于量子信息技術等領域，包含以下幾個方面的內(nèi)容： 1.針對遠程量子密鑰分配系統(tǒng)需要亞納秒級時間同步的需求，詳細分析了自由空間量子密鑰分配系統(tǒng)同步誤差的來源，指出了空間光信號的傳輸時間精度判

2、定誤差主要來源于大氣湍流等引起的光強抖動，首次提出了利用恒比甑別法降低同步誤差的設想，并研制出對應的恒比甑別時間同步系統(tǒng)。通過野外的實地測試，在1.5公里單向傳輸時實現(xiàn)了95ps時間同步精度，往返3公里時間精度達到119ps，達到國際同類工作的先進水平； 2.設計并完成了紅外單光子探測器的研制過程中的高速微弱信號的放大、甄別和窄脈沖成型等工作，解決了紅外單光子探測器研制中的部分難題； 3.首次提出將半導體紅外單光子探測技

3、術應用于拉曼光譜測量并搭建了測試系統(tǒng)。這項技術將拉曼激發(fā)波長平移到近紅外波段，避免了短波激發(fā)的強熒光信號淹沒弱拉曼信號的問題，使得熒光材料的拉曼測量成為可能； 4.利用紅外單光子探測器的窄門控技術，提出采用門掃描模式測量熒光壽命的方法并在實驗上予以實現(xiàn)。與傳統(tǒng)的熒光壽命測量方法相比，不僅將測量波長拓展到近紅外波段，而且解決了常開模式單光子探測器時間積累暗計數(shù)的問題，可實現(xiàn)更高靈敏度的時間譜測量；對鉺鐿共摻磷酸鹽玻璃的熒光發(fā)射光譜