量子电子学报

作者：陈力颖,王辰阳,李榜添,曹凌风,程传同

单位：1 天津工业大学电子与信息工程学院, 天津 300387;2 天津工业大学, 天津市光电检测技术与系统重点实验室, 天津 300387;3 中国科学院半导体研究所, 北京 100083

关键词：单光子雪崩二级管,光子符合检测,动态分配,时间数字转换器,

基金：国家重点研发计划 (2018YFA0209000), 国家自然科学基金青年项目 (61904173)

为了抑制环境光和单光子雪崩二级管 (SPAD) 的暗计数对读出电路性能的影响, 针对InGaAs SPAD, 设计了具有光子符合检测功能的读出电路。该设计在淬灭电路中集成了光子符合检测电路, 可根据环境光强度选择4个检测档位, 仅当时间窗口内检测到的脉冲数达到阈值时, 才判定为有效光子事件, 从而有效减弱了环境噪声的影响, 读出电路的信号背景比可达5.44; 在时间数字转换器 (TDC) 上采用动态分配电路, 减少了TDC的数量, 功耗和数据量分别降低到非动态分配TDC电路的62.5%和60%。仿真验证结果表明, 在SMIC 180 nm BCD工艺下, 得益于延迟锁定环的精确控制, 该 TDC 在不同工艺角和工作温度下, 均可实现 250 ps 的分辨率。其转换线性度的最差值分别为: 差分非线性为−0.6倍最低有效位 (简称LSB), 积分非线性为0.2 LSB, 两项指标均优于±1 LSB。

来源：2026年第2期

《量子电子学报》期刊编辑部

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