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数字平均对红外单光子探测器中温度控制系统信噪改善比的影响

王进 魏正军 王赓 郭莉 王金东 张智明 郭健平 郭邦红 刘颂豪

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数字平均对红外单光子探测器中温度控制系统信噪改善比的影响

王进, 魏正军, 王赓, 郭莉, 王金东, 张智明, 郭健平, 郭邦红, 刘颂豪

Influence of digital averaging on the signal-to-noise improvement ratio of temperature control system used in single-photon detector at infrared wavelength

Wang Jin, Wei Zheng-Jun, Wang Geng, Guo Li, Wang Jin-Dong, Zhang Zhi-Ming, Guo Jian-Ping, Guo Bang-Hong, Liu Song-Hao
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  • 针对用于量子保密通信中单光子探测器需要高精度温控系统的情况,分析了其温控系统中数字平均方案对系统信噪改善比的影响,给出了信噪改善比与平均次数、采样周期、总采样时间和白噪声带宽的函数关系.针对实际应用中总采样时间有限的情况,分别就平均次数、采样周期两个物理参量对系统信噪改善比的作用进行了计算,给出了总采样时间一定的情况下,信噪改善比的表达式,并定义了最佳的采样次数.
    According to performance requirement of high precision temperature control system used in single-photon detector, the signal-to-noise improvement ratio (SNIR) achieved by digital averaging used in it is analyzed, and the functional relation between SNIR and average times, sampling period, length of sampling time and bandwidth of band limited white noise is given. Aiming at practical application, on condition that the total sampling time is limited, the influences of average time and sampling period on the SNIR of the system are calculated respectively, the expression of SNIR is given and the optimal sampling time is defined.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61108039, 60978009, 61072028)、国家自然科学基金重大研究计划(批准号: 91121023)和国家重点基础研究发展计划 (批准号: 2011CBA00200)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Science Foundation of China (Grant Nos. 61108039, 60978009, 61072028), the Major Research Plan of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 91121023), and the National Basic Research Program of China (Grant No. 2011CBA00200).
    [1]

    Namekata N, Adachi S, Inoue S 2009 Opt. Express 17 6275

    [2]

    Yuan Z L, Sharpe A W, Dynes J F, Dixon A R, Shields A J 2010 Appl. Phys. Lett. 96 071101

    [3]

    Wei Z J, Zhou P, Wang J D, Liao C J, Guo J P, Liang R S, Liu S H 2007 J. Phys. D: Appl. Phys. 40 6922

    [4]

    Wei Z J, Li K Z, Zhou P, Wang J D, Liao C J, Guo J P, Liang R S, Liu S H 2008 Chin. Phys. B 17 4142

    [5]

    Chen X L, Wu E, Wu G, Zeng H P 2010 Opt. Express 18 7010

    [6]

    Tomita A, Nakamura K 2002 Opt. Lett. 27 1827

    [7]

    Ribordy G, Gautier J D, Zbinden H, Gisin N 1998 Appl. Opt. 37 2272

    [8]

    Makarov V, Anisimov A, Skaar J 2006 Phys. Rev. A 74 2313

    [9]

    Lin I S, Weiner A M 2008 IEEE J. Lightwave Technol. 26 2692

    [10]

    Liu J F, Liu J Y, Zhang T T, Li J C 2009 Communication Networks and Services Research Conference Moncton, NB, May 11-13, 2009 p440

    [11]

    Kang H G, Oh J, Kwon H, Park S R, Kim S Y, Song I 2006 23rd Biennial Symposium on Communications Kigston Ont., Canada, 29 May-1 June, 2006 p332

    [12]

    Kim I J, Park S R, Song I, Lee J, Kwon H, Yoon S 2007 IEEE Trans. Vehic. Technol. 56 126

    [13]

    Huang X G, Xu J X, He D H, Xia J L, L Z J 1999 Acta Phys. Sin. 48 1810 (in Chinese) [黄显高, 徐建学, 何岱海, 夏军利, 吕泽军1999 物理学报 48 1810]

    [14]

    Dai Y, Zhang J X 2011 Acta Phys. Sin. 60 110516 (in Chinese) [代煜, 张建勋 2011 物理学报 60 110516]

    [15]

    Zhang W, Ge L L 2008 7th World Congress on Intelligent Control and Automation Chongqing, China, 25-27 June, 2008 p7000

    [16]

    Wang G Y, He S L 2003 IEEE Trans. on Circuits and System: Fundamental Theory and Application 50 945

    [17]

    Zhao W L, Xia W, Liu P, Wang L Z 2010 Acta Phys. Sin. 59 2962 (in Chinese) [赵文礼, 夏炜, 刘鹏, 王林泽 2010 物理学报 59 2962]

    [18]

    Lacy L L, Daniel A C 1972 J. Acoust. Soc. Am. 52 189

    [19]

    Shao J, Gao X M, Yuan Y Q, Yang Y, Cao Z S, Pei S X, Zhang W J 2005 Acta Phys. Sin. 54 4638 (in Chinese) [邵杰, 高晓明, 袁怿谦, 杨颙, 曹振松, 裴世鑫, 张为俊 2005 物理学报 54 4638]

    [20]

    Zhou C L, Huang W W, Liu Y, Yang H T 2007 Chin. J. Sci. Instrum. 28 59 (in Chinese) [周长林, 黄万伟, 刘勇, 杨洪涛 2007 仪器仪表学报 28 59]

    [21]

    Wang F K, Wu J T, Liu Z G 2006 J. Xi'an Jiaotong Univ. 40 1006 (in Chinese) [王凤坤, 吴江涛, 刘志刚 2006 西安交通大学学报 40 1006]

    [22]

    Zhou Q T, Wei J, Xu Z P 2010 Infrared and Laser Engineering 39 959 (in Chinese) [周倩婷, 危峻, 徐志鹏 2010 红外与激光工程 39 959]

    [23]

    Gao J Z 2004 The Weak Signal Detection (Beijing: Tsinghua University Press) p46 (in Chinese) [高晋占 2004 微弱信号检测 (北京:清华大学出版社) 第46页]

    [24]

    Dai Y S 1994 Weak Signal Detection Methods and Apparatus (Beijing: National Defence Industrial Press) p13 (in Chinese) [戴逸松 1994 微弱信号检测方法及仪器 (北京: 国防工业出版社) 第13页]

    [25]

    Wei Z J, Liao C J, Wang J D, Guo J P, Wang F Q, Liu S H 2006 Acta Photon. Sin. 35 1086 (in Chinese) [魏正军, 廖常俊, 王金东, 郭健平, 王发强, 刘颂豪 2006 光子学报 35 1086]

  • [1]

    Namekata N, Adachi S, Inoue S 2009 Opt. Express 17 6275

    [2]

    Yuan Z L, Sharpe A W, Dynes J F, Dixon A R, Shields A J 2010 Appl. Phys. Lett. 96 071101

    [3]

    Wei Z J, Zhou P, Wang J D, Liao C J, Guo J P, Liang R S, Liu S H 2007 J. Phys. D: Appl. Phys. 40 6922

    [4]

    Wei Z J, Li K Z, Zhou P, Wang J D, Liao C J, Guo J P, Liang R S, Liu S H 2008 Chin. Phys. B 17 4142

    [5]

    Chen X L, Wu E, Wu G, Zeng H P 2010 Opt. Express 18 7010

    [6]

    Tomita A, Nakamura K 2002 Opt. Lett. 27 1827

    [7]

    Ribordy G, Gautier J D, Zbinden H, Gisin N 1998 Appl. Opt. 37 2272

    [8]

    Makarov V, Anisimov A, Skaar J 2006 Phys. Rev. A 74 2313

    [9]

    Lin I S, Weiner A M 2008 IEEE J. Lightwave Technol. 26 2692

    [10]

    Liu J F, Liu J Y, Zhang T T, Li J C 2009 Communication Networks and Services Research Conference Moncton, NB, May 11-13, 2009 p440

    [11]

    Kang H G, Oh J, Kwon H, Park S R, Kim S Y, Song I 2006 23rd Biennial Symposium on Communications Kigston Ont., Canada, 29 May-1 June, 2006 p332

    [12]

    Kim I J, Park S R, Song I, Lee J, Kwon H, Yoon S 2007 IEEE Trans. Vehic. Technol. 56 126

    [13]

    Huang X G, Xu J X, He D H, Xia J L, L Z J 1999 Acta Phys. Sin. 48 1810 (in Chinese) [黄显高, 徐建学, 何岱海, 夏军利, 吕泽军1999 物理学报 48 1810]

    [14]

    Dai Y, Zhang J X 2011 Acta Phys. Sin. 60 110516 (in Chinese) [代煜, 张建勋 2011 物理学报 60 110516]

    [15]

    Zhang W, Ge L L 2008 7th World Congress on Intelligent Control and Automation Chongqing, China, 25-27 June, 2008 p7000

    [16]

    Wang G Y, He S L 2003 IEEE Trans. on Circuits and System: Fundamental Theory and Application 50 945

    [17]

    Zhao W L, Xia W, Liu P, Wang L Z 2010 Acta Phys. Sin. 59 2962 (in Chinese) [赵文礼, 夏炜, 刘鹏, 王林泽 2010 物理学报 59 2962]

    [18]

    Lacy L L, Daniel A C 1972 J. Acoust. Soc. Am. 52 189

    [19]

    Shao J, Gao X M, Yuan Y Q, Yang Y, Cao Z S, Pei S X, Zhang W J 2005 Acta Phys. Sin. 54 4638 (in Chinese) [邵杰, 高晓明, 袁怿谦, 杨颙, 曹振松, 裴世鑫, 张为俊 2005 物理学报 54 4638]

    [20]

    Zhou C L, Huang W W, Liu Y, Yang H T 2007 Chin. J. Sci. Instrum. 28 59 (in Chinese) [周长林, 黄万伟, 刘勇, 杨洪涛 2007 仪器仪表学报 28 59]

    [21]

    Wang F K, Wu J T, Liu Z G 2006 J. Xi'an Jiaotong Univ. 40 1006 (in Chinese) [王凤坤, 吴江涛, 刘志刚 2006 西安交通大学学报 40 1006]

    [22]

    Zhou Q T, Wei J, Xu Z P 2010 Infrared and Laser Engineering 39 959 (in Chinese) [周倩婷, 危峻, 徐志鹏 2010 红外与激光工程 39 959]

    [23]

    Gao J Z 2004 The Weak Signal Detection (Beijing: Tsinghua University Press) p46 (in Chinese) [高晋占 2004 微弱信号检测 (北京:清华大学出版社) 第46页]

    [24]

    Dai Y S 1994 Weak Signal Detection Methods and Apparatus (Beijing: National Defence Industrial Press) p13 (in Chinese) [戴逸松 1994 微弱信号检测方法及仪器 (北京: 国防工业出版社) 第13页]

    [25]

    Wei Z J, Liao C J, Wang J D, Guo J P, Wang F Q, Liu S H 2006 Acta Photon. Sin. 35 1086 (in Chinese) [魏正军, 廖常俊, 王金东, 郭健平, 王发强, 刘颂豪 2006 光子学报 35 1086]

  • [1] 石中誉, 代旭城, 王浩宇, 麦展彰, 欧阳鹏辉, 王翼卓, 柴亚强, 韦联福, 刘旭明, 潘长钊, 郭伟杰, 舒诗博, 王轶文. 超导动态电感探测器的噪声谱分析. 物理学报, 2024, 73(3): 038501. doi: 10.7498/aps.73.20231504
    [2] 周飞, 陈奇, 刘浩, 戴越, 魏晨, 袁杭, 王昊, 涂学凑, 康琳, 贾小氢, 赵清源, 陈健, 张蜡宝, 吴培亨. 基于超导单光子探测器的红外光学系统噪声分析和优化. 物理学报, 2024, 73(6): 068501. doi: 10.7498/aps.73.20231526
    [3] 郗玲玲, 杨晓燕, 张天柱, 肖游, 尤立星, 李浩. 高综合性能超导纳米线单光子探测器. 物理学报, 2023, 72(11): 118501. doi: 10.7498/aps.72.20230326
    [4] 陈奇, 戴越, 李飞燕, 张彪, 李昊辰, 谭静柔, 汪潇涵, 何广龙, 费越, 王昊, 张蜡宝, 康琳, 陈健, 吴培亨. 5—10 µm波段超导单光子探测器设计与研制. 物理学报, 2022, 71(24): 248502. doi: 10.7498/aps.71.20221594
    [5] 宋文刚, 张立军, 张晶, 王冠鹰. 硅漂移探测器数字脉冲处理技术. 物理学报, 2022, 71(1): 012903. doi: 10.7498/aps.71.20211062
    [6] 张彪, 陈奇, 管焰秋, 靳飞飞, 王昊, 张蜡宝, 涂学凑, 赵清源, 贾小氢, 康琳, 陈健, 吴培亨. 超导纳米线单光子探测器光子响应机制研究进展. 物理学报, 2021, 70(19): 198501. doi: 10.7498/aps.70.20210652
    [7] 宋文刚, 张立军, 张晶, 王冠鹰. 硅漂移探测器数字脉冲处理技术研究. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211062
    [8] 黄典, 戴万霖, 王轶文, 贺青, 韦联福. 超导动态电感单光子探测器的噪声处理. 物理学报, 2021, 70(14): 140703. doi: 10.7498/aps.70.20210185
    [9] 靳亚晴, 董瑞芳, 权润爱, 项晓, 刘涛, 张首刚. 门控下InGaAs/InP单光子探测器用于符合测量的时域滤波特性研究. 物理学报, 2021, 70(7): 074202. doi: 10.7498/aps.70.20201648
    [10] 王律强, 苏桐, 赵宝升, 盛立志, 刘永安, 刘舵. X射线通信系统的误码率分析. 物理学报, 2015, 64(12): 120701. doi: 10.7498/aps.64.120701
    [11] 李明飞, 杨然, 霍娟, 赵连洁, 杨文良, 王俊, 张安宁. 基于光子计数的合作目标量子成像. 物理学报, 2015, 64(22): 224208. doi: 10.7498/aps.64.224208
    [12] 郑丽霞, 吴金, 张秀川, 涂君虹, 孙伟锋, 高新江. InGaAs单光子探测器传感检测与淬灭方式. 物理学报, 2014, 63(10): 104216. doi: 10.7498/aps.63.104216
    [13] 张青雅, 董文慧, 何根芳, 李铁夫, 刘建设, 陈炜. 超导转变边沿单光子探测器原理与研究进展. 物理学报, 2014, 63(20): 200303. doi: 10.7498/aps.63.200303
    [14] 王红培, 王广龙, 倪海桥, 徐应强, 牛智川, 高凤岐. 新型量子点场效应增强型单光子探测器. 物理学报, 2013, 62(19): 194205. doi: 10.7498/aps.62.194205
    [15] 刘红梅, 杨春花, 刘鑫, 张建奇, 石云龙. 量子点红外探测器的噪声表征. 物理学报, 2013, 62(21): 218501. doi: 10.7498/aps.62.218501
    [16] 张蜡宝, 康琳, 陈健, 赵清源, 郏涛, 许伟伟, 曹春海, 金飚兵, 吴培亨. 超导纳米线单光子探测器. 物理学报, 2011, 60(3): 038501. doi: 10.7498/aps.60.038501
    [17] 程楠, 黄刚锋, 王金东, 魏正军, 郭健平, 廖常俊, 刘颂豪. 同轴电缆反射方案单光子探测器的特性研究. 物理学报, 2010, 59(8): 5338-5344. doi: 10.7498/aps.59.5338
    [18] 孙志斌, 马海强, 雷 鸣, 杨捍东, 吴令安, 翟光杰, 冯 稷. 近红外单光子探测器. 物理学报, 2007, 56(10): 5790-5795. doi: 10.7498/aps.56.5790
    [19] 李 园, 李 刚, 张玉驰, 王晓勇, 王军民, 张天才. 计数率和分辨时间对光场统计性质测量的影响——单探测器直接测量的实验分析. 物理学报, 2006, 55(11): 5779-5783. doi: 10.7498/aps.55.5779
    [20] 常君弢, 吴令安. 单光子探测器量子效率的绝对自身标定方法. 物理学报, 2003, 52(5): 1132-1136. doi: 10.7498/aps.52.1132
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-05-30
  • 修回日期:  2012-07-24
  • 刊出日期:  2013-01-05

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