一種基于單光子探測器的激光通信方法

單光子探測器的激光通信方法，發(fā)送端利用光子的4 種偏振態(tài)對信息進行編碼，經(jīng)過量子信道進行傳輸后，在接收端通過4個偏振相關的單光子探測器的響應情況對信息進行判斷輸出。結果表明系統(tǒng)的暗計數(shù)對信 道容量的影響很小，而發(fā)送端的平均光子數(shù)是影響系統(tǒng)的通信性能的關鍵因素，信道容量很大可達到1．77 bit／碼元。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。采用偏振相關的單光子探測技術進行激光通信，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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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(zhuǎn)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。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。作為單光子探測器使用時，超導薄膜中的電子系統(tǒng)同時承擔了熱探測器的吸收體和TES溫度計的雙重功能。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。

單光子探測器探測方法

高分辨率的光譜測量：

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。