存在容量诱导死区缺陷的自由运行SPAD指数恢复模型
目前针对单光子雪崩二极管(SPAD)的计数率模型通常假设器件在死区时间后量子效率会瞬时恢复,这导致在高光子通量条件下会系统性高估其有效探测效率。为解决这一局限,该研究团队提出了一种适用于自由运行模式SPAD的广义解析计数率模型,该模型描述了量子效率在死区时间后的非瞬时性指数恢复特性。该模型基于非齐次泊松过程理论构建,仅需增加一个额外探测器参数——指数恢复时间常数τr。该模型能精准预测深度饱和状态下的探测统计数据,在入射光子速率测算精度上较传统阶跃函数模型提升两个数量级。针对极高光子通量场景,该工作进一步扩展模型以捕捉探测器的瘫痪效应。除光子通量估算外,该模型通过单次探测间隔直方图即可提取量子效率η0、死区时间τd和恢复时间常数τr,简化了SPAD表征流程。该方案仅需简单实验装置,无需脉冲激光器或外部门控探测器。研究人员预计该模型将在量子密钥分发(QKD)、时间相关单光子计数(TCSPC)、激光雷达(LIDAR)及相关领域获得广泛应用,且可便捷适配其他受死区时间限制的探测器类型。该团队还提供了Python实现作为补充材料以便快速采用。
