高增益散粒噪声探测器的性能改进

针对量子光学实验对低噪声探测器的特殊需求,采用交流电流耦合跨阻抗前置放大电路和ETX500光电二极管设计了高增益散粒噪声探测器.与现有的探测器相比,该探测器在增益、带宽、交直流饱和特性3方面的性能均有明显提升.采用1 064 nm的单频激光器作光源,频谱分析仪作噪声测量工具,测量了探测器的输出特性.在分析频率2 MHz处,测量得到注入探测器的功率为850 μW时,输出的噪声功率谱较电子学噪声谱高10 dB;注入探测器的功率大于1.62mW时,探测器的带宽达到5 MHz.注入的光功率为0.85～36 mW时,探测器保持良好的交流与直流线性特性.设计的探测器的高增益与较高的交直流饱和特性,为量子光学实验提供了重要的探测工具.

L-C耦合电路对散粒噪声探测器电子学噪声的影响

通过分析基于L-C耦合跨阻运放电路的散粒噪声探测器噪声来源,提出了电感的寄生电容对电子学噪声影响的分析模型,并进行了实验验证.研究表明,电感的寄生电容会增大跨阻运放的输入电压噪声增益,从而增加探测器的电子学噪声.当总电感值为1mH时,选用两个0.5mH的电感串联结构相比选用单个1mH的电感,探测器电子学噪声明显降低.由于电感的自共振频率越低,寄生电容越大,选用高自共振频率的电感有助于进一步降低电子学噪声.实验测量得到,在2.5 MHz分析频率处,选用两个0.5mH、自共振频率为6 MHz的电感串联相比选用单个1mH、自共振频率为1.6 MHz的电感,电子学噪声的降低了3dB.在相同入射激光条件下,该改进模型可以有效提高探测器的信噪比.