用于紅外單光子探測的雪崩光電二極管特性研究.pdf

1、哈爾濱工業(yè)大學理學碩士學位論文摘要隨著信息時代的到來，人們對通信的保密性的要求越來越高。一種能夠徹底防范竊聽的技術(shù)，己經(jīng)越來越成為軍事、外交、商貿(mào)等領(lǐng)域的迫切需要。量子保密通信是密碼學和量子力學結(jié)合的產(chǎn)物，其安全性由量子力學的基本原理—測不準原則和單量子態(tài)不可克隆原理所保證，因而越來越受到人們的重視。量子保密通信的一項關(guān)鍵技術(shù)就是紅外(主要指1310nm和1550nm)單光子探測，這是因為量子密鑰的傳輸是采用單光子作為載體的，而1310

2、nm和1550nm是光纖通信的損耗最小的波長。這是一項困難而關(guān)鍵的技術(shù)，因此實用的紅外單光子探測器的研制成為量子保密通信的關(guān)鍵性問題。本文總結(jié)分析了1550nm波長單光子探測用雪崩光電二極管(APD)的結(jié)構(gòu)、工作原理、噪聲以及特性參數(shù)等等背景知識。研究了APD的暗噪聲特性和不同強度的連續(xù)光和脈沖光入射下的IV特性。從吸收區(qū)的載流子分布的角度解釋了暗電流和光電流的增加方式的不同:光生載流子在吸收區(qū)是一個指數(shù)衰減的曲線而熱載流子在吸收區(qū)是G

3、auss分布的。對于不同強度的光輸入，APD的光電流在最后趨于飽和，即相同溫度下雪崩光電流值大致相同。本文還分析了在恒定的直流偏壓下棍合不同的交變電場時APD的響應(yīng)特性。給出不同情況下APD的雪崩脈沖圖像。提出APD特性測量的動態(tài)完成。研究了有光和無光條件下APD在采用不同鑒別電平時的計數(shù)特性。最后，還對APD雪崩時間的估計進行了討論。關(guān)鍵詞量子密鑰分發(fā)單光子探測雪崩光電二極管哈爾濱工業(yè)大學理學碩士學位論文第1章緒論1.1量子保密通信1

4、.1.1經(jīng)典通信系統(tǒng)在當今社會應(yīng)用最多的仍是經(jīng)典保密通信。通常說的信息加密就是對信息明文M進行數(shù)據(jù)的變換GK，得出密文C(ciphertext):C=GK(M)(11)密文發(fā)給合法接受者，接受者通過逆變換進行解密，恢復(fù)原文M:M=GK(C)(12)明文和密文之間的變換，依靠加密算法GK在參數(shù)K的作用下完成，參數(shù)K被成為密鑰，保密通信的核心是密鑰的產(chǎn)生和傳輸?shù)陌踩?。?jīng)典保密通信系統(tǒng)可以用圖11來描述111發(fā)送者Alice竊聽者Eve接受