什么是單光子探測儀

單光子探測器（SPD）是一種超低噪聲器件，增強(qiáng)的靈敏度使其能夠探測到光的能量量子——光子。單光子探測器可以對單個(gè)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(gè)光子能量級的新興應(yīng)用中，單光子探測器可以一展身手。光子探測器大都是由化合物半導(dǎo)體材料制成，材料生長難度大，器件制造技術(shù)要求高，所以價(jià)格也比較貴，目前主要在軍事上用于高性能、遠(yuǎn)距離、快速目標(biāo)的探測。利用類似于人眼桿狀細(xì)胞的光探測機(jī)理，美國西北大學(xué)和伊利諾斯州大學(xué)的研究小組已經(jīng)開發(fā)出了紅外單光子聚焦載流子增強(qiáng)傳感器（FOCUS）。該裝置有望在生物光子學(xué)、醫(yī)學(xué)影像、非破壞性材料檢查、國土安全與監(jiān)視、軍事視覺與導(dǎo)航、量子成像以及加密系統(tǒng)等方面取得廣泛應(yīng)用。

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單光子探測器

其基于超導(dǎo)NbN薄膜材料的紅外單光子探測器,以及其相應(yīng)的檢測電路和光路系統(tǒng)等,并將該探測系統(tǒng)應(yīng)用于波長為1550nm的光子探測.通過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算分析了該器件的動態(tài)電感、光響應(yīng)、暗計(jì)數(shù)、脈沖重復(fù)速率和量子效率等參數(shù).分析表明,該探測系統(tǒng)可用于紅外單光子計(jì)數(shù),具有暗計(jì)數(shù)低、重復(fù)速率快等特點(diǎn),在眾多鄰域具有重要的應(yīng)用前景.

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單光子探測器工作原理是什么？

高分辨率的光譜測量：

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(gè)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。

2生物發(fā)光：

生物發(fā)光是一種微弱的準(zhǔn)連續(xù)光子輻射現(xiàn)象。利用單光子探測技術(shù)能對生物發(fā)光進(jìn)行有效探測，可用于分析生物體內(nèi)特別體系的功能以及細(xì)胞的代謝或破壞過程，還能有效的推動現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對于腦功能和基因工程的研究。

3光纖傳感：

光纖傳感工作頻帶寬、動態(tài)范圍大、適合遙測遙控、可低損耗傳輸，利用單光子探測技術(shù)可極大地提高光纖傳感的靈敏度和監(jiān)控長度，對輸油管道和海底光纜的安全監(jiān)控、大型建筑的火災(zāi)報(bào)警、海岸線或邊境安全等領(lǐng)域具有重大意義。

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單光子探測器作為一種的單光子探測器，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于量子信息、激光雷達(dá)、深空通信等領(lǐng)域，有力推動了相關(guān)領(lǐng)域的科技發(fā)展。為了避免光生載流子擴(kuò)散引起圖像模糊，連續(xù)薄膜靶面都用高阻多晶材料，如PbS-PbO、Sb2S3等。SNSPD器件主要有兩種光耦合方式，一種是垂直光耦合方式，光纖端面平行于SNSPD光敏面，光子垂直入射到納米線上，采用光學(xué)腔體或者反射鏡結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)光耦合。

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