| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-9页 |
| 第一章 引言 | 第21-49页 |
| 1.1 研究背景与历史 | 第21-32页 |
| 1.1.1 极弱光探测与单光子探测 | 第21-28页 |
| 1.1.2 微光成像探测器 | 第28-30页 |
| 1.1.3 近红外单光子探测 | 第30-32页 |
| 1.2 应用前景 | 第32-43页 |
| 1.2.1 量子通信与计算 | 第32-34页 |
| 1.2.2 生物化学应用 | 第34-36页 |
| 1.2.3 空间激光通信 | 第36-38页 |
| 1.2.4 激光测距与激光雷达 | 第38-42页 |
| 1.2.5 天文观测 | 第42-43页 |
| 1.3 国内外研究现状 | 第43-46页 |
| 1.3.1 国外 | 第43-46页 |
| 1.3.2 国内 | 第46页 |
| 1.4 论文主要研究内容与章节安排 | 第46-49页 |
| 第二章 单光子源与近红外单光子雪崩二极管原理 | 第49-69页 |
| 2.1 单光子源 | 第49页 |
| 2.2 光电雪崩二极管物理原理 | 第49-59页 |
| 2.2.1 Si光电雪崩二极管结构 | 第49-53页 |
| 2.2.2 InGaAs/InP光电雪崩二极管结构 | 第53-56页 |
| 2.2.3 工作原理与仿真设计 | 第56-59页 |
| 2.3 性能参数 | 第59-68页 |
| 2.3.1 光子探测效率 | 第59-61页 |
| 2.3.2 暗计数率 | 第61-62页 |
| 2.3.3 时间抖动 | 第62-63页 |
| 2.3.4 后脉冲概率 | 第63-65页 |
| 2.3.5 死区时间与动态范围 | 第65页 |
| 2.3.6 光子数分辨能力 | 第65-66页 |
| 2.3.7 噪声等效功率与信噪比 | 第66-67页 |
| 2.3.8 阵列相关参数 | 第67-68页 |
| 2.4 小结 | 第68-69页 |
| 第三章 近红外单光子探测器电路原理 | 第69-87页 |
| 3.1 工作模式 | 第69-71页 |
| 3.1.1 门控工作模式 | 第69-70页 |
| 3.1.2 自由运行工作模式 | 第70-71页 |
| 3.2 淬灭和复原电路种类 | 第71-79页 |
| 3.2.1 被动淬灭电路和负反馈光电雪崩二极管NFAD | 第71-74页 |
| 3.2.2 主动淬灭主动复原电路 | 第74-76页 |
| 3.2.3 混合主动被动淬灭复原电路 | 第76-77页 |
| 3.2.4 变电阻淬灭电路 | 第77-78页 |
| 3.2.5 其他一些淬灭电路 | 第78-79页 |
| 3.3 电子学模型 | 第79-85页 |
| 3.3.1 电子学模型理论 | 第79-82页 |
| 3.3.2 建模方法与仿真 | 第82-85页 |
| 3.4 小结 | 第85-87页 |
| 第四章 高速单光子探测电路 | 第87-103页 |
| 4.1 高速门控电路 | 第87-91页 |
| 4.2 基于FPGA的100MHz近红外单光子探测器 | 第91-96页 |
| 4.2.1 系统结构 | 第91-92页 |
| 4.2.2 鉴别电路和FPGA驱动计数单元 | 第92-94页 |
| 4.2.3 SPAD性能测量结果与分析 | 第94-96页 |
| 4.3 平衡互差分近红外单光子探测器 | 第96-102页 |
| 4.3.1 系统结构 | 第97-98页 |
| 4.3.2 400MHz高速探测器性能测量与结果分析 | 第98-102页 |
| 4.4 高速电路在集成芯片的实现 | 第102页 |
| 4.5 小结 | 第102-103页 |
| 第五章 集成读出电路 | 第103-135页 |
| 5.1 主动反馈淬灭主动复原电路 | 第103-108页 |
| 5.1.1 高速比较器 | 第106页 |
| 5.1.2 死区时间控制电路 | 第106-107页 |
| 5.1.3 计数电路 | 第107-108页 |
| 5.2 混合被动变电阻淬灭主动复原电路 | 第108-111页 |
| 5.3 多光子探测电路 | 第111-112页 |
| 5.4 时间数字转换电路 | 第112-126页 |
| 5.4.1 时间测量方法与评价指标 | 第112-118页 |
| 5.4.2 ASIC时间数字转换电路设计 | 第118-124页 |
| 5.4.3 FPGA时间数字转换电路设计 | 第124-126页 |
| 5.5 阵列读出电路 | 第126-132页 |
| 5.5.1 集成与读出方法 | 第126-127页 |
| 5.5.2 阵列片上辅助电路 | 第127-128页 |
| 5.5.3 阵列读出电路设计 | 第128-132页 |
| 5.6 版图设计 | 第132-133页 |
| 5.7 小结 | 第133-135页 |
| 第六章 集成单光子探测器与测试 | 第135-151页 |
| 6.1 封装设计 | 第135-137页 |
| 6.1.1 铟柱倒装 | 第135-136页 |
| 6.1.2 器件集成 | 第136-137页 |
| 6.2 探测器测量系统 | 第137-141页 |
| 6.2.1 直流参数测量系统 | 第137页 |
| 6.2.2 真空测量系统 | 第137-141页 |
| 6.3 单光子探测器性能测量与分析 | 第141-149页 |
| 6.3.1 不同型号SPAD的参数测量 | 第141-143页 |
| 6.3.2 1×8线阵SPAD的一致性测试 | 第143-144页 |
| 6.3.3 200μm直径SPAD集成ROIC测试 | 第144-149页 |
| 6.4 小结 | 第149-151页 |
| 第七章 结论与展望 | 第151-153页 |
| 参考文献 | 第153-184页 |
| 发表文章目录 | 第184-185页 |
| 简历 | 第185-186页 |
| 致谢 | 第186页 |
