基于周期性极化铌酸锂波导芯片的高效率O波段上转换单光子探测器

Quantum cryptography communication is moving from the laboratory to industrialization. It still suffers from some technical problems of quantum communication network with low –cost in the process of industrialization. This project is mainly focused on the solution to severely crosstalk between the quantum signal and classical optical communication signal in the same optical cable for the same wavelength is used in both systems.. This project firstly proposed the 1310nm (O band) as the signal light in the quantum cryptography system. The core of this system is to develop a high efficiency and low noise single photon detector for the 1310nm. So we plan to research on the high efficiency up-conversion single-photon detector based on a periodically poled LiNbO3 waveguide for O band. Development of this band detector can achieve a high rate of long-distance quantum cryptography in the fiber. What is more, this detector can isolates the crosstalk from the 1550nm signal light of classical communication.

量子保密通信正在从实验室走向产业化的，量子通信网络在产业化过程中依然存在的一些技术问题严重制约了其大范围低成本的推广。本项目主要聚焦于解决目前量子通信网络与经典光通信由于共用通信波段，量子信号光与繁忙的经典光通信信号光之间严重串扰的问题。. 本项目首先提出了利用1310nm（O波段）作为量子保密系统的信号光。这一系统的核心是研制可实用化的1310nm高效率低噪声单光子探测器，我们基于周期性极化铌酸锂波导的二阶非线性光学频率转换作用实现1310nm的上转换单光子探测器，这一波段探测器的研制一方面可以实现远距离高成码率的量子保密通信；另一方面也避免了1550nm波段经典通信强信号光对量子光的严重串扰。

量子保密通信正在从实验室走向产业化的，从地面走向星地一体化，但是目前依然存在的一些技术问题严重制约了其大范围低成本的推广。本项目主要聚焦于解决目前量子通信网络与经典光通信由于共用通信波段和卫星量子通信无法白天工作的问题，研制上转换探测器并将其利用在量子密钥分发实验中解决以上问题。 .这一系统的核心是研制可实用化的1310nm高效率低噪声单光子探测器，最终我们实现了31%的量子效率，80cps的上转换单光子探测器。.同时，目前受限于探测器的性能和白天的太阳背景噪声，自由空间的量子密钥分发主要集中在晚上，白天无法进行工作。上转换探测器因为自身的窄带滤波和近红外波段的低太阳背景辐射，可以实现白天的量子密钥分发，我们利用上转换探测器实现了52km的远距离白天量子密钥分发实验，累计成码100kbit，为。同时我们也利用上转换探测器在上海市区进行了城市环境全天候量子密钥分发实验，实现了8km自由空间传输距离的量子通信，这些工作都为以后下一步白天星-地量子通信做了实验验证。.