面向多种单光子雪崩探测器架构的鲁棒可重构主动淬灭设计实现
仪器与探测器
2022-05-03 v1
摘要
大多数用于单光子雪崩探测器的主动淬灭电路要么采用分立元件设计，缺乏动态改变控制参数的灵活性；要么采用定制 ASIC，需要较长的开发周期和较高的成本。作为替代方案，我们提出了一种使用片上系统（SoC）实现的可重构且鲁棒的混合设计，该 SoC 集成了 FPGA 和微控制器。我们利用 FPGA 的速度和配置能力，在大范围内动态改变淬灭和复位参数，从而使我们的电路能够与各种 APD 协同工作而无需重新设计系统。微控制器支持现场远程调节控制参数并重新校准 APD。该加固设计采用具有航天飞行经历的元件，因此适用于电信和量子密钥分发（QKD）领域的天基应用。我们使用冷却至 253K 的商用 APD 对电路进行了表征，在将后脉冲概率维持在接近 3% 的同时获得了 35ns 的死时间。我们还通过直接测试定制制备的芯片级 APD 展示了电路的通用性，这为自动化晶圆级测试和表征铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2205.00228,
title = {Realizing a robust, reconfigurable active quenching design for multiple architectures of single-photon avalanche detectors},
author = {Subash Sachidananda and Prithvi Gundlapalli and Victor Leong and Leonid Krivitsky and Alexander Ling},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.00228},
year = {2022}
}
备注
8 pages, 6 figures, Included in SPIE Proceedings Volume 12008, Photonic Instrumentation Engineering IX; 1200807 (2022)