單光子探測儀

單光子探測器可以對單個光子進行探測和計數(shù)，在許多可獲得的信號強度僅為幾個光子能量級的新興應用中。配裝單光子探測系統(tǒng)的作戰(zhàn)飛機，由于對空目標探測距離極遠，將使空中作戰(zhàn)從目前的中距進一步擴為遠距。利用單光子探測技術，可極大提高光譜測量的靈敏度和準確性，靈敏度提高3-4個數(shù)量級，可實現(xiàn)對微量物質(zhì)成分的光譜分析，使化學成分檢測和安全檢查等系統(tǒng)達到超高靈敏度。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。光子計數(shù)組成部分：光子計數(shù)器主要由光電倍增管、放大器、甄別器和計數(shù)器組成。

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單光子探測電路設計

基于門控制模式的雪崩抑制方法,對工作波長為1.31μm的單光子探測器件InGaAs/InP雪崩光電二極管的高壓電源和單光子信號檢測電路進行了設計,同時對設計中所涉及的關鍵問題進行了分析。因此,高效、靈敏地探測單個光子是量子計量、量子通信、非線性光學等量子信息科學研究中最基礎的技術之一。通過巧妙設計脈沖發(fā)生器的單穩(wěn)態(tài)電路等效地實現(xiàn)了直流電平疊加脈沖的'光子門',通過使用跨阻前置放大器和精密比較甄別器等能在一定程度上提高探測的靈敏度。

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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特性,從而產(chǎn)生可探測的電導變化。掃積型光子探測器就是以碲鎘材料為優(yōu)選材料做成的新穎結(jié)構(gòu)的光子探測器。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,響應波長可以從遠紅外設計至THz波段。針對器件特性設計增益可調(diào)讀出電路,進一步研制成工業(yè)級微型光譜儀。

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單光子探測器研究新進展

現(xiàn)代科學技術已經(jīng)發(fā)展到利用單個光子的量子態(tài)載運信息和進行計算.因此,、靈敏地探測單個光子是量子計量、量子通信、非線性光學等量子信息科學研究中基礎的技術之一.超導納米線單光子探測器(SNSPD)是一種新型單光子檢測器,具有暗計數(shù)低、探測速率高、檢測頻譜寬等優(yōu)點,在眾多領域存在潛在應用.該進展涵蓋了超導單光子探測器的工作機制和理論模型,有兼容4inch硅工藝的SNSPD器件的關鍵技術工藝,如器件設計、材料結(jié)構(gòu)、制備工藝和封裝技術等.研制的超導單光子探測器,在1550nm波段,系統(tǒng)的單光子檢測達到75%,暗計數(shù)小于100cps,與國際水平相當.在不斷提高SNSPD性能研究的同時,還開展了利用SNSPD進行光子數(shù)分辨的研究,以及將其應用于光時域反射儀(OTDR)中,進行長距離光纖狀態(tài)的分析和檢測研究.

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