现代量子通信技术正在从高速光纤通信方式向星天地一体化全球覆盖方式发展，红外单光子探测器作为量子通信系统中的重要组成设备，需要超高精度地瞄准、捕获和探测，其性能指标需要进一步提高才能得到应用。目前量子信息技术中，最重要的是基础量子元器件、硬件系统及设备无关探测等，单光子探测器作为量子通信系统的关键器件之一，高速高可靠低成本是未来的发展趋势，需要进一步加强研究才能更好满足量子通信技术的需求。 本研究项目主要针对单光子探测器的探测效率、暗计数率和计数重复率等关键技术指标，研制出一种并行雪崩光电二极管阵列红外单光子探测系统，具有高速高可靠低成本等优点。该系统使用多个分立APD器件组成并行APD阵列结构将单光子信号转换成雪崩电信号，利用直流偏置电压电路使并行APD阵列工作于盖革模式，利用高速脉冲门控时序信号电路以及多通道光开关实现并行APD阵列的通道时序切换功能，解决了减小死时间提高计数重复率与降低后脉冲几率降低暗计数之间的矛盾，输出的雪崩电信号经过信号探测电路的低通滤波和宽带放大处理，本系统中还使用了脉冲门控低通滤波的信号处理方法，通过减小门控信号宽度、提高雪崩增益、抑制结电容微分效应产生的尖峰噪声等方法，提高了雪崩信号的信噪比，同时采用一系列优化的电子学检测方法，通过自适应动态调整甄别电平等方法，提高检测灵敏度，分析APD的最佳工作状态，通过减小死时间和降低后脉冲效应影响方法降低暗计数由信号模拟数字转换电路转换成数字信号，再由信号处理电路进行甄别探测和计数，最后输出各种类型的数字信号。并在此基础上完成了相关实验研究，测试结果表明，使用1.6GHz的脉冲门控信号频率进行测量，8通道的并行APD阵列结构的红外单光子探测系统的重复频率为1GHz，暗计数率为5.92×10-5，探测效率为10.0%。使用并行APD阵列结构的红外单光子探测系统可以大幅度减小死时间,有效克服后脉冲效应，提高单光子探测的工作频率和重复计数率，能满足未来百公里级以上的高速远距离光纤量子通信系统的需求。 在此基础上在光学精密工程核心期刊上发表了学术论文1篇，获得1项实用新型专利，申请了1项发明专利。 2100433B

单光子探测器是量子通信系统的重要组成部分，也是量子信息技术的关键器件之一。红外单光子探测器是光纤量子密码通信的研究重点，由于光纤存在极化模式色散效应的固有损耗以及传输信道受环境影响导致量子纠缠品质下降，光纤量子通信系统的传输可靠性、速度和传输距离受到严重限制，对单光子探测器提出更高要求。本项目主要针对上述问题研究高速高性能高可靠低成本的单光子探测器，提出一种新型的并行APD结构探测方法，解决死时间计数重复率与暗计数之间的矛盾，使用GHz门控正弦波信号低通滤波的专利技术，显著提高雪崩信号信噪比、探测器的探测速度和探测效率；提出一种自适应动态调整甄别电平的方法，提高探测器的检测灵敏度和可靠性；实现高速高性能高可靠低成本的红外单光子探测器，其关键技术指标为门控正弦波信号频率达5GHz、探测效率大于10%、暗计数率低于10-7、计数重复率达到1GHz，以满足未来高速远距离光纤量子通信系统的需求。

高性能低成本高速钢专利目的

《高性能低成本高速钢》所要解决的技术问题是提供了一种高性能低成本高速钢，不仅要进一步降低稀缺元素的含量，从而使钢材成本大幅减少；而且其性能达到通用高速钢M2水平，尤其在高转速、大进刀量条件下使用时性能优于M2钢。

高性能低成本高速钢技术方案

《高性能低成本高速钢》所采用的技术方案是，该高速钢的各种元素含量为：0.8-1.2Wt％C，1.7-3.0Wt％Si，0.3-1.0Wt％RE，3.5-5.0Wt％Cr，1.0-3.0Wt％Mo，2.5-4.5Wt％W，0.8-1.6Wt％V，0.1-0.5Wt％Mn，杂质元素P和S含量分别小于0.03Wt％，其余为Fe。

上述合金元素中的C、W、Cr、Mo、V在高速钢中的作用已为公知。该发明中Si作为主要合金元素并高含量地加入，其主要作用机理在于：Si能促使高速钢凝固时形成的对性能有害的M2C在再次加热时分解为M6C及MC，从而可消除柱状M2C，使碳化物细化，韧性提高。此外，Si还能细化回火时析出的二次碳化物，使回火硬度提高；Si能细化奥氏体晶粒，提高600℃红硬性及低温淬火硬度；Si还可以改善高速钢的切削性能和磨削性能。虽然有专利如公开号CN1296084A、CN1047536A、CN1055773A、CN1049189A等合金中也加入了Si，但其成分设计中Si含量的上限也均在该发明的下限之下；在其它的一些文献报道中，Si在高合金高速钢中虽然也有应用，但只是作为辅助元素而非主要合金元素应用。该发明中加入高含量RE，其主要作用机理在于：RE能净化钢液，进而净化合金的晶界，并有细化晶粒、碳化物析出相，改变夹杂物形态和分布，从而提高热加工塑性和常温的韧性作用。该发明中加入微量的Mn，主要起到固溶强化作用，提高合金强度。

高性能低成本高速钢改善效果

该合金的优点在于：

（1）使用了高含量的资源丰富、廉价的Si，大幅度降低了2006年1月前已有通用高速钢中的贵重元素含量，从而使钢材成本显著降低；

（2）使用了高含量的中国资源丰富的RE，从而明显改善了冶金质量；

（3）《高性能低成本高速钢》的钢各项性能不低于通用高速钢，部分性能明显高于通用高速钢，尤其是在高转速、大进刀量条件下使用时更显其性能的优势。

2009年，《高性能低成本高速钢》获得第六届江苏省专利项目奖优秀奖。

1.《高性能低成本高速钢》特征在于：该高速钢的各种元素含量为：0.8-1.2Wt％C，1.7-3.0Wt％Si，0.3-1.0Wt％RE，3.5-5.0Wt％Cr，1.0-3.0Wt％Mo，2.5-4.5Wt％W，0.8-1.6Wt％V，0.1-0.5Wt％Mn，杂质元素P和S含量均小于0.03Wt％，其余为Fe。

2.根据权利要求1所述的高速钢，其特征在于：所述高速钢含量为0.95-1.05Wt％C，1.8-2.2Wt％Si，0.3-0.8Wt％RE，4.0-4.8Wt％Cr，1.8-2.5Wt％Mo，3.5-4.5Wt％W，1.2-1.5Wt％V，0.2-0.4Wt％Mn，杂质元素P和S含量均小于0.03Wt％，其余为Fe。