單光子探測(cè)——光譜測(cè)量

單光子探測(cè)器可以對(duì)單個(gè)光子進(jìn)行探測(cè)和計(jì)數(shù)，在許多可獲得的信號(hào)強(qiáng)度僅為幾個(gè)光子能量級(jí)的新興應(yīng)用中，單光子探測(cè)器可以一展身手。隨著科技的發(fā)展以及技術(shù)與應(yīng)用需求的不斷提高，具備低擾動(dòng)、高計(jì)數(shù)速率、低暗計(jì)數(shù)率特性，并且能夠敏感探測(cè)從可見(jiàn)光到紅外光波段的單光子探測(cè)器成為研究熱點(diǎn)。利用單光子探測(cè)技術(shù)，可極大提高光譜測(cè)量的靈敏度和準(zhǔn)確性，靈敏度提高3-4個(gè)數(shù)量級(jí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)微量物質(zhì)成分的光譜分析，使化學(xué)成分檢測(cè)和安全檢查等系統(tǒng)達(dá)到超高靈敏度。

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光子型探測(cè)器的材料

北京和力達(dá)科技有限公司，主營(yíng)極弱光檢測(cè)，單光子探測(cè)器，熒光壽命分析儀，激光驅(qū)鳥(niǎo)器等，今天為您帶來(lái)光子型探測(cè)器的文章。

三元合金半導(dǎo)體碲鎘(Hg1-xCdxTe)是一種有重要應(yīng)用價(jià)值的探測(cè)器材料，它的禁帶寬度隨組成而變化。調(diào)節(jié)x值，可將探測(cè)器的峰值響應(yīng)波長(zhǎng)選擇在1～30微米之間任何一個(gè)波長(zhǎng)上,其中x=0.20左右的材料（相應(yīng)的探測(cè)器峰值響應(yīng)波長(zhǎng)在 8～13微米）。碲鎘材料還具有介電常數(shù)小，熱膨脹系數(shù)小，電子遷移率高等優(yōu)點(diǎn)，適宜于制作、多用途和新穎結(jié)構(gòu)的光子型探測(cè)器。光電探測(cè)器光電探測(cè)器的原理是由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率發(fā)生改變。掃積型光子探測(cè)器就是以碲鎘材料為優(yōu)選材料做成的新穎結(jié)構(gòu)的光子探測(cè)器。器件所接受的光照是一個(gè)自左向右掃描的光點(diǎn)。器件兩端加以偏置電壓。當(dāng)照射在某一位置上的光點(diǎn)激發(fā)出光生載流子后，這些載流子即在偏置電壓的驅(qū)動(dòng)下向信號(hào)讀出區(qū)作漂移運(yùn)動(dòng)。選擇光點(diǎn)掃描速度，使它嚴(yán)格等于光生載流子的遷移速度。這樣，當(dāng)光點(diǎn)從器件一端掃到另一端時(shí)所產(chǎn)生的光生載流子可以同步地累積在一起，并進(jìn)入信號(hào)讀出區(qū)。與光電導(dǎo)探測(cè)器相似，形成電信號(hào)。掃積型探測(cè)器的偏置電壓要足夠大，使載流子在漂移過(guò)程中來(lái)不及復(fù)合，也來(lái)不及擴(kuò)散。器件不能過(guò)長(zhǎng)，一般只相當(dāng)于含10～20單元的線列器件的長(zhǎng)度。

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單光子探測(cè)技術(shù)

入射的光子信號(hào)打到光電倍增器件上產(chǎn)生光電子，然后經(jīng)過(guò)倍增系統(tǒng)倍增產(chǎn)生電脈沖信號(hào)，稱(chēng)為單光子脈沖。脈沖幅度較小的脈沖是探測(cè)器噪聲；脈沖幅度較大的是單光電子峰。 為鑒別電平，用它來(lái)把高于 的脈沖鑒別輸出，從而實(shí)現(xiàn)單光子計(jì)數(shù)。

單光子探測(cè)技術(shù)普遍用于通信，量子信息，熒光和拉曼光譜學(xué)等領(lǐng)域，特別是量子信息技術(shù)和微光探測(cè)技術(shù)關(guān)鍵的器件之一。

什么是單光子計(jì)數(shù)

光本身就是以光子的型式輸出。當(dāng)光信號(hào)很強(qiáng)的時(shí)候，無(wú)數(shù)個(gè)光子同時(shí)到達(dá)探測(cè)器，形成了電流；當(dāng)光信號(hào)很微弱時(shí)，光子就是一個(gè)個(gè)的到達(dá)探測(cè)器，在信號(hào)就會(huì)形成一個(gè)個(gè)光脈沖。如果能夠檢測(cè)光脈沖的到來(lái)，并進(jìn)行光子計(jì)數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱光信號(hào)的測(cè)量。

至于優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，顯然優(yōu)點(diǎn)是能測(cè)很微弱的信號(hào)，缺點(diǎn)是啥就不知道樓主想問(wèn)啥了，能測(cè)弱光，強(qiáng)光自然就不太行了，很容易飽和。

以前主要用光電倍增管做光子計(jì)數(shù)器，因?yàn)樵鲆娲蟊容^容易實(shí)現(xiàn)，但是量子效率低；用雪崩二極管量子，但是增益比較低，比較難實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也可能這幾年技術(shù)進(jìn)步了，用得也多了起來(lái)。