空间中硅单光子探测器的辐射诱导暗计数

在卫星上运行用于量子通信网络的单光子探测器，会因空间自然辐射环境而产生较大的暗计数率增加。来自电离辐射的对探测器材料晶格的位移损伤可导致探测器中永久的暗计数增加。在这项工作中，我们分析了卫星上硅单光子雪崩二极管在不同轨道高度的辐射诱导暗计数率，以及由高空核爆炸引起的核扰动环境所带来的附加辐射。对于低地球轨道卫星上的探测器，质子是辐射损伤的最大来源，最好通过选择能在穿过南大西洋异常区和极尖区时最小化暴露的轨道来减轻。中地球轨道和地球静止轨道卫星上的探测器，若由超过 10 mm 的铝屏蔽，就探测器辐射损伤最小而言提供了最佳平台。在发生高空核爆炸的情况下，爆炸产生的人造辐射带将对低地球轨道卫星上的硅单光子探测器造成过多损伤，使其在不到一天内不适用于量子通信。较高轨道的卫星仅会遭受人造辐射带引起的轻微暗计数率增加。