單光子探測器性能

其指標(biāo)主要有：工作波段、系統(tǒng)效率、暗計(jì)數(shù)、時(shí)間抖動(dòng)和重復(fù)速率。工作波段是指該SPD能夠探測到的光子的波長范圍。系統(tǒng)效率是指一個(gè)光子入射到探測器上被檢測到的概率。實(shí)際中，SPD系統(tǒng)效率和入射光子的波長相關(guān)。單光子探測儀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。因此，通常將系統(tǒng)效率和工作波段這兩個(gè)性能參數(shù)聯(lián)系在一起。

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單光子探測原理

單光子探測將單光子激發(fā)的單個(gè)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(jià)值和重要戰(zhàn)略地位已成為近年國際上活躍的前沿領(lǐng)域之一，不僅是現(xiàn)代信息科學(xué)、精密測量、量子技術(shù)、超靈敏探測等高新技術(shù)的迫切需要，其自身迅猛發(fā)展帶來了系列化原理和概念的突破，已形成一個(gè)新學(xué)科分支：單光子測控物理學(xué)，表面等離子激元學(xué)、紅外光子學(xué)等以及相關(guān)高新技術(shù)發(fā)展。F－22、B－2等飛機(jī)高超的隱身性能，幾乎使現(xiàn)役雷達(dá)和光電探測系統(tǒng)變成“瞎子”。

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單光子探測儀的材料

超導(dǎo)TES單光子探測器本質(zhì)上屬于熱探測器的一種。典型的熱探測器包括吸收能量的吸收體，測量溫度變化的溫度計(jì)，維持恒定溫度的熱沉，以及吸收體和熱沉之間的弱熱連接。測器的核心是由一層生長在硅襯底上、尺寸在20 m×20 m左右、厚度為幾十納米的超導(dǎo)薄膜。在薄膜的兩端施加恒定電壓，由于低溫下薄膜中電子與聲子之間的弱熱耦合作用，焦耳熱功率的存在使薄膜電子系統(tǒng)的溫度Te高于聲子系統(tǒng)的溫度Tp，這被稱為“熱電子”效應(yīng).作為單光子探測器使用時(shí)，超導(dǎo)薄膜中的電子系統(tǒng)同時(shí)承擔(dān)了熱探測器的吸收體和TES溫度計(jì)的雙重功能。由于薄膜中聲子系統(tǒng)與硅襯底之間較強(qiáng)的熱耦合作用，聲子系統(tǒng)的溫度等于硅襯底的溫度(Tp=Tb)，聲子系統(tǒng)充當(dāng)了熱探測器中的熱沉。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。薄膜電子系統(tǒng)和聲子系統(tǒng)之間的弱熱耦合構(gòu)成了熱探測器所需要的弱熱連接。

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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(dòng)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(dòng)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。