高速電子學(xué)及其在量子信息技術(shù)中的應(yīng)用.pdf

1、物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)等眾多基礎(chǔ)學(xué)科領(lǐng)域的檢測(cè)技術(shù)追求更小的時(shí)間尺度，因而也就需要實(shí)現(xiàn)更高的時(shí)間精度。如何實(shí)現(xiàn)納秒甚至皮秒級(jí)精度的時(shí)間測(cè)量是高速電子學(xué)的熱點(diǎn)之一。本文對(duì)高精度時(shí)間信號(hào)的處理和檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)出一套高精度時(shí)間甑別電路并將其應(yīng)用于量子信息技術(shù)等領(lǐng)域，包含以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： 1.針對(duì)遠(yuǎn)程量子密鑰分配系統(tǒng)需要亞納秒級(jí)時(shí)間同步的需求，詳細(xì)分析了自由空間量子密鑰分配系統(tǒng)同步誤差的來(lái)源，指出了空間光信號(hào)的傳輸時(shí)間精度判

2、定誤差主要來(lái)源于大氣湍流等引起的光強(qiáng)抖動(dòng)，首次提出了利用恒比甑別法降低同步誤差的設(shè)想，并研制出對(duì)應(yīng)的恒比甑別時(shí)間同步系統(tǒng)。通過(guò)野外的實(shí)地測(cè)試，在1.5公里單向傳輸時(shí)實(shí)現(xiàn)了95ps時(shí)間同步精度，往返3公里時(shí)間精度達(dá)到119ps，達(dá)到國(guó)際同類工作的先進(jìn)水平； 2.設(shè)計(jì)并完成了紅外單光子探測(cè)器的研制過(guò)程中的高速微弱信號(hào)的放大、甄別和窄脈沖成型等工作，解決了紅外單光子探測(cè)器研制中的部分難題； 3.首次提出將半導(dǎo)體紅外單光子探測(cè)技

3、術(shù)應(yīng)用于拉曼光譜測(cè)量并搭建了測(cè)試系統(tǒng)。這項(xiàng)技術(shù)將拉曼激發(fā)波長(zhǎng)平移到近紅外波段，避免了短波激發(fā)的強(qiáng)熒光信號(hào)淹沒(méi)弱拉曼信號(hào)的問(wèn)題，使得熒光材料的拉曼測(cè)量成為可能； 4.利用紅外單光子探測(cè)器的窄門控技術(shù)，提出采用門掃描模式測(cè)量熒光壽命的方法并在實(shí)驗(yàn)上予以實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)的熒光壽命測(cè)量方法相比，不僅將測(cè)量波長(zhǎng)拓展到近紅外波段，而且解決了常開(kāi)模式單光子探測(cè)器時(shí)間積累暗計(jì)數(shù)的問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)更高靈敏度的時(shí)間譜測(cè)量；對(duì)鉺鐿共摻磷酸鹽玻璃的熒光發(fā)射光譜