Измерение вероятности стирания двоичного символа «0» в однофотонном асинхронном канале связи с приёмником на основе счётчика фотонов
Another Title
Measurement of the Probability of a Binary Symbol «0» Erasing in a Single-Photon Asynchronous Communication Channel with a Receiver Based on a Photon Counter
Bibliographic entry
Тимофеев, А. М. Измерение вероятности стирания двоичного символа «0» в однофотонном асинхронном канале связи с приёмником на основе счётчика фотонов = Measurement of the Probability of a Binary Symbol «0» Erasing in a Single-Photon Asynchronous Communication Channel with a Receiver Based on a Photon Counter / А. М. Тимофеев // Приборы и методы измерений. – 2021. – Т. 12, № 2. – С. 156-165.
Abstract
При измерении маломощных оптических сигналов приёмные модули каналов однофотонной связи должны обеспечивать наименьшие потери передаваемой информации. В этой связи целесообразно использовать счётчики фотонов, которые являются высокочувствительными, однако характеризуются ошибками регистрации данных. Поэтому цель работы – исследовать влияние интенсивности регистрируемого оптического излучения при передаче двоичных символов «0» на вероятность стирания этих символов в канале однофотонной связи, содержащем в качестве приёмного модуля счётчик фотонов на базе лавинного фотоприёмника с включением по схеме пассивного гашения лавины. На основе методики уменьшения потерь информации определены нижний и верхний пороговые уровни зарегистрированных на выходе счётчика фотонов импульсов, а также статистические распределения смеси числа темновых и сигнальных импульсов на выходе счётчика фотонов при регистрации двоичных символов «0» Pst0( N ) и двоичных символов «1» Pst1( N ), при которых вероятность стирания двоичных символов «0» P(–/0) минимальная. Экспериментальные результаты показали, что для достижения минимальной вероятности стирания двоичных символов «0» P(–/0) = 0,11·10−2 важно подбирать не только интенсивность используемого оптического излучения J0 , но и напряжение питания лавинного фотоприёмника Uпит , при которых мёртвое время счётчика фотонов минимально, а его квантовая эффективность регистрации максимальна: J0 ≥ 98,94·10−2 отн. ед. и Uпит = 52,54 В.
Abstract in another language
Receiving modules of single-photon communication channels should provide the least loss of transmitted information when measuring low-power optical signals. In this regard, it is advisable to use photon counters. They are highly sensitive, but are characterized by data logging errors. Therefore, the purpose of this work was to investigate the effect of the intensity of the recorded optical radiation during the transmission of binary symbols «0» on the probability of erasing these symbols in a single-photon communication channel containing a photon counter based on an avalanche photodetector as a receiving module with a passive avalanche suppression scheme. The lower and upper threshold levels of pulses recorded at the output of the photon counter, as well as the statistical distributions of the mixture of the number of dark and signal pulses at the output of the photon counter when registering binary symbols «0» Pst0( N ) and «1» Pst1( N ) were determined. For this, a technique was used to reduce information loss. As a result, the minimum probability of erasing binary symbols «0» P(–/0) was achieved. The performed experimental results showed that to achieve the minimum probability of erasing binary symbols «0» P(–/0) = 0,11·10−2, it is important to select not only the intensity of the used optical radiation J0, but also the supply voltage of the avalanche photodetector U, at which the dead time of the photon counter is minimal, and its quantum detection efficiency is maximum: J0 ≥ 98,94·10−2 rel. units and U = 52,54 V.
View/
Collections
- Т. 12, № 2[9]