紅外光子探測器的分類及特點

按光—電信號轉換的不同原理，光子探測器分為光電導型、光伏型和光磁電型等。

光子探測器的特點是：光譜響應有選擇性，只對短于某一特定波長的紅外輻射有響應，這一特定波長稱為截止波長（指在長波端）；響應速度快，比熱探測器要高幾個數(shù)量級，一般光電導探測器響應時間在微秒級，光伏探測器的響應時間在納秒級或更快；探測靈敏度高，與熱探測器相比，大約高出兩個數(shù)量級；探測器靈敏度與工作溫度有關，工作溫度降低，探測器靈敏度就能提高，有的光子探測器只能在低溫工作，需要制冷條件。光子探測器大都是由化合物半導體材料制成，材料生長難度大，器件制造技術要求高，所以價格也比較貴，目前主要在軍事上用于、遠距離、快速目標的探測。本征半導體材料既能用來制作光導型探測器，又能制做光伏型探測器。但隨著技術進步，工藝水平提高，價格降低，它們在民用中也占有一定市場，并具有廣闊發(fā)展前景。

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超導單光子探測技術

單光子探測是弱光測量技術的核心,在量子信息、物理、生物、化學和天文學領域具有關鍵性的作用。單光子探測器信號輸出采樣在A/D轉換器進行采樣期間，保持被轉換輸入信號不變的電路稱為采樣保持電路。傳統(tǒng)以光電倍增管或雪崩二極管為基礎的單光子探測器的低靈敏度和高暗計數(shù)限制了信噪比的提高,低計數(shù)率限制了測量速度和動態(tài)范圍。以超導材料作為光敏感器件的單光子探測技術,其量子效率、暗計數(shù)率和計數(shù)率遠高于傳統(tǒng)的單光子探測器,它們的出現(xiàn)勢必給單光子測量相關學科帶來巨大影響。

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多通道單光子探測技術及應用

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單光子探測器是一種超靈敏的光電轉換器件,可以檢測光的微小能量單位-即單個光子。單光子探測器在微弱熒光檢測、天文觀測、量子通信、遙感等研究領域發(fā)揮著重要作用。但是,由于白光背景干擾,使得傳統(tǒng)的單光子探測器極易發(fā)生飽和甚至損壞。三元合金半導體碲鎘(Hg1-xCdxTe)是一種有重要應用價值的探測器材料，它的禁帶寬度隨組成而變化。并且,強背景光計數(shù)使探測系統(tǒng)的信噪比急劇惡化,無法有效甄別信號光子。白光噪聲在激光通信和測繪應用中尤為突出,成為限制單光子探測技術在這些領域廣泛應用的主要技術瓶頸。雖然,硅-雪崩二極管(SiAPD)單光子探測器發(fā)展成熟,在400-1000nm波段有良好的探測性能,但是仍舊存在飽和計數(shù)率低、無法分辨光子數(shù)、日盲紫外波段探測效率低等不足,在抑制白光背景方面仍需深入研究。從而有了多通道單光子探測方法實現(xiàn)光子數(shù)分辨探測,從而提高探測系統(tǒng)飽和計數(shù)率,提高抑制背景噪聲能力?；贔PGA控制的多通道單光子探測器模塊,將多路SiAPD集中封裝在同一模塊中,通過FPGA編程控制產(chǎn)生SiAPD主動抑制電路所需的抑制和重置邏輯信號,并且通過FPGA采集計數(shù)脈沖,完成光子數(shù)分辨探測,從而大幅提高了多通道探測器的集成性能。另一方面,日盲紫外波段在近地環(huán)境中處于近似暗室環(huán)境,發(fā)展日盲紫外波段單光子探測技術,有助于消除白光背景噪聲干擾。

單光子廠家——單光子源介紹

2019年08月，中科院院士、中國科學技術大學教shou潘建偉與陸朝陽、霍永恒等人領銜，和多位國內(nèi)及德國、丹麥學者合作，在國際上頭次提出一種新型理論方案，在窄帶和寬帶兩種微腔上成功實現(xiàn)了確定性偏振、高純度、高全同性和率的單光子源，為光學量子計算機超越經(jīng)典計算機奠定了重要的科學基礎。光學量子信息技術所需要的完好單光子源，要同時滿足確定性偏振、高純度、高全同性和率這4個幾乎相互矛盾的嚴苛條件。當照射在某一位置上的光點激發(fā)出光生載流子后，這些載流子即在偏置電壓的驅動下向信號讀出區(qū)作漂移運動。從2000年以來，美國加州大學等相繼在單光子源研究方向取得進展，但其品質還不能滿足實用化需要。2013年以來，我國潘建偉、陸朝陽等人在國際上首創(chuàng)了量子點脈沖共振激發(fā)技術，開始引單光子源的發(fā)展。但要實現(xiàn)完好的單光子源，還有兩個重大技術難題需要逾越：一是量子點會隨機發(fā)射兩種偏振的光子，二是共振激發(fā)需要消除背景激光。

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