No abstract

No abstract

РАБОТА КРЕМНИЕВЫХ ФОТОЭЛЕКТРОННЫХ УМНОЖИТЕЛЕЙ СО СТРУКТУРОЙ p +-p-n + В РЕЖИМЕ ОДНОКВАНТОВОЙ РЕГИСТРАЦИИ Аннотация. Изучены условия реализации режима одноквантовой регистрации для кремниевых фотоэлектронных умножителей со структурой p +-p-n + и получены данные об их характеристиках в этом режиме. Приведены структура экспериментальной установки и методика исследований. Выполнены измерения счетных характеристик фотоприемников, таких как зависимости скорости счета однофотонных импульсов, скорости темновых импульсов и отношения сигнал/шум. Представлены зависимости скорости счета однофотонных импульсов от интенсивности оптического излучения, регистрируемого кремниевым фотоэлектронным умножителем. Установлено, что данные зависимости имеют линейный участок, длина которого увеличивается с ростом перенапряжения кремниевых фотоэлектронных умножителей. Также с ростом перенапряжения увеличивается угол наклона линейного участка. Приведены зависимости скорости счета однофотонных и темновых импульсов, а также отношения сигнал/шум от перенапряжения. Получено, что скорость счета темновых импульсов возрастает с увеличением перенапряжения. Установлено, что зависимость отношения сигнал/шум от перенапряжения для этих кремниевых фотоэлектронных умножителей имеет максимум. Для получения максимальной чувствительности исследованных кремниевых фотоэлектронных умножителей необходимо выбирать перенапряжение, соответствующее этому максимуму. В результате сравнения чувствительности исследуемых кремниевых фотоэлектронных умножителей и лавинных фотодиодов установлено, что кремниевые фотоэлектронные умножители, работающие в режиме одноквантовой регистрации, имеют более высокую чувствительность по сравнению с лавинными фотодиодами в этом же режиме работы. С уменьшением температуры данное превосходство сохраняется. Также понижение температуры приводит к уменьшению минимального значения интенсивности регистрируемого оптического излучения. Тем самым доказана возможность работы кремниевых фотоэлектронных умножителей в режиме одноквантовой регистрации. Данные результаты могут применяться в системах квантовой криптографии при приеме оптического сигнала. Ключевые слова: лавинный фотодиод, кремниевый фотоэлектронный умножитель, режим одноквантовой регистрации, скорость счета однофотонных импульсов, скорость счета темновых импульсов, отношение сигнал/шум, чувствительность Для цитирования: Работа кремниевых фотоэлектронных умножителей со структурой p +-p-n + в режиме одноквантовой регистрации / М. А. Асаёнок [и др.] // Вес. Нац. акад. навукБеларусі. Сер. фіз.-тэхн. навук.-2020.-Т. 65, № 3.-С. 349-356.

A study was made of the characteristics of photodetectors for fiber-optic communication lines using quantum cryptographic systems – germanium avalanche photodiodes operating in the photon counting mode. In particular, it was established at what highest temperature the implementation of the photon counting mode is possible, and the influence of temperature and overvoltage on the sensitivity of photodiodes is also considered. An experimental setup has been developed for the research. It has been determined that the highest ambient temperature at which LFD-2 germanium avalanche photodiodes operate in the photon counting mode is 243 K. It has also been found that the highest sensitivity of germanium avalanche photodiodes corresponds to the optical radiation wavelength range of 1310÷1490 nm. Lowering the temperature leads to an increase in the sensitivity of germanium avalanche photodiodes. It was found that the dependence of the signal-to-noise ratio on overvoltage has a maximum corresponding to overvoltage ΔU = 0.1 V. Lowering the temperature led to an increase in sensitivity and signal-to-noise ratio. Since there was no shift in the maximum dependence of the signal-to-noise ratio on the overvoltage, it was therefore concluded that when the avalanche photodiode operates in the photon counting mode, in order to ensure maximum sensitivity, it is necessary to select the overvoltage corresponding to the maximum signal-to-noise ratio. The results obtained can be used in quantum cryptographic systems, technical means of protecting information transmitted over fiber-optic communication lines, and for the metrology of single-photon radiation sources.

Complete intbrmation on the compositions of substances and materials is a major condition for quality assurance in food products and consumer goods, as well as in handling ecological problems and improving the performance in any process or improving health care. As a rule, such data can be obtained by means of the latest analytical methods, which have developed vigorously in recent years.However, the use of the latest means of measurement is not necessarily decisive in obtaining reliable information about compositions. There may be losses while the sample is being prepared, incomplete allowance for the interactions between components, and unsuitability of specimens used to calibrate the instruments, together with other problems, which means that one needs to draw up sets of operations and rules to support obtaining results with a given error, i.e., one needs to draw up methods for making measurements MMM. Figure 1 shows the main stages in developing an MMM.In the technical specification lbr drawing up or revising the MMM, the following should be reflected: the basis tbr drafting or revising the MMM; brief characteristics of ttie object; possible measurement range for the relative parameter and possible ranges in the factors that influence the result (if any): accuracy specifications; the basis for choosing the measurement method, means of measurement, standard specimens, and so on: and deadlines for drafting or revising the MMM:The recipe tbr the MMM is drafted in accordance with Appendix C in standard [1].The MMM recipe should contain the following: introduction with description of the purpose of the MMM and statement of the measurement range tbr the relevant paranleter and the ranges for the factors that influence the result (if any); accuracy specifications and/or values for the error characteristics; brief description of the measurement method; list of means of measurement used, standard specimens, reagents, materials, and so on; measurement conditions; preparation procedures; operation sequence in the measurements; calculations on the result: values of standards used in checking the accuracy and a description 806