單光子探測儀

單光子探測器可以對單個光子進(jìn)行探測和計(jì)數(shù)，在許多可獲得的信號強(qiáng)度僅為幾個光子能量級的新興應(yīng)用中。利用單光子探測技術(shù)，可極大提高光譜測量的靈敏度和準(zhǔn)確性，靈敏度提高3-4個數(shù)量級，可實(shí)現(xiàn)對微量物質(zhì)成分的光譜分析，使化學(xué)成分檢測和安全檢查等系統(tǒng)達(dá)到超高靈敏度。單光子探測是一種極微弱光探測法，它所探測的光的光電流強(qiáng)度比光電檢測器本身在室溫下的熱噪聲水平(10^-14W)還要低，用通常的直流檢測方法不能把這種湮沒在噪聲中的信號提取出來。光子計(jì)數(shù)組成部分：光子計(jì)數(shù)器主要由光電倍增管、放大器、甄別器和計(jì)數(shù)器組成。采用偏振相關(guān)的單光子探測技術(shù)進(jìn)行激光通信，可以有效地提高系統(tǒng)的能量利用率，并降低噪聲對通信性能的影響。

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單光子探測器介紹

通過量子阱的子帶躍遷光吸收改變自身帶電狀態(tài)來調(diào)控另一個量子阱中的二維電子橫向輸運(yùn)特性,從而產(chǎn)生可探測的電導(dǎo)變化。這種雙量子阱電容耦合的結(jié)構(gòu)具有很高的非線性放大系數(shù),從而具有很高的探測效率,響應(yīng)波長可以從遠(yuǎn)紅外設(shè)計(jì)至THz波段。針對器件特性設(shè)計(jì)增益可調(diào)讀出電路,進(jìn)一步研制成工業(yè)級微型光譜儀。單光子計(jì)數(shù)方法利用弱光照射下光子探測器輸出電信號自然離散的特點(diǎn)，采用脈沖甄別技術(shù)和數(shù)字計(jì)數(shù)技術(shù)把極其弱的信號識別并提取出來。

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單光子探測數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采樣及處理技術(shù)是集成電路、計(jì)算機(jī)總線、虛擬儀器等高新技術(shù)不斷發(fā)展和融合的產(chǎn)物,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究等諸多領(lǐng)域。基于PCI總線技術(shù)的多功能高速數(shù)據(jù)采集卡的單光子探測數(shù)據(jù)采集作為量子信息處理中的一個重要環(huán)節(jié),可以將探測器探測到的光子信號更直觀更便捷的實(shí)時顯示出來,并通過軟件實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理和存儲等工作。 該設(shè)計(jì)適用于1550nm光通信波段,基于InGaAs雪崩光電二極管(InGaAs-APD)單光子探測器的功能結(jié)構(gòu)、特性參數(shù)及工作方式。其次,在充分了解數(shù)據(jù)采集原理、PCI總線技術(shù)以及美國NI公司出品的M系列PCI-6251多功能高速數(shù)據(jù)采集卡性能及工作模式的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了適用于高速單光子探測的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。接著,利用基于圖形編程語言(G語言)的LabVIEW8.20軟件編寫應(yīng)用程序,分別實(shí)現(xiàn)了對單通道和雙通道光子數(shù)據(jù)的采集,并通過應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理、存儲等操作。超導(dǎo)納米線單光子探測器(SNSPD)是一種新型單光子檢測器,具有暗計(jì)數(shù)低、探測速率高、檢測頻譜寬等優(yōu)點(diǎn),在眾多領(lǐng)域存在潛在應(yīng)用。從單光子數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在關(guān)聯(lián)光子對探測實(shí)驗(yàn)中的測試結(jié)果來看,設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序可以滿足實(shí)時顯示采集數(shù)據(jù)及對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算和存儲的設(shè)計(jì)要求。

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單光子探測器

單光子探測將單光子激發(fā)的單個光電子信號放大，通過脈沖甄別和數(shù)字計(jì)數(shù)等技術(shù)識別提取極弱光電子信號，達(dá)到光電探測的超靈敏極限。率單光子測控由于其巨大科研價值和重要戰(zhàn)略地位已成為近年活躍的前沿領(lǐng)域之一。

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