单光子计数雪崩光电二极管探测器中后脉冲行为及模型的比较研究

单光子探测器，如雪崩光电二极管（APDs），在量子密钥分发、激光测距、荧光显微镜（florescence microscopy）等诸多领域具有重要地位。后脉冲（afterpulsing）是工作在盖革模式下的 APDs 的一种典型非理想行为，会对任何测量探测事件数量或计时的应用产生不利影响。若干相互矛盾的研究试图对后脉冲行为进行建模并将其与基础半导体物理联系起来。在此，我们描述了在至少来自 3 个制造商的 2 种不同探测器上进行的实验，这些探测器均常用于量子光学装置中。我们报告了计数的时间结构。通过将不同模型拟合这些数据，我们发现所用探测器之间存在统计显著差异。此外，我们报告了高阶后脉冲的存在，而这是任何标准后脉冲行为模型都未考虑的。这可能对例如量子密钥分发系统产生重要影响，因为对于某些系统，在用设备的建模将必须成为安全性分析的一部分。制造商之间甚至同一品牌和批次的看似相同的探测器之间的显著差异表明，每个单独的探测器都需要校准。我们描述了执行此种校准的可靠流程，并展示了在三种不同商业产品上的发现。