單光子探測器應(yīng)用——光子源特性測試

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。光子源特性測試：隨著量子物理技術(shù)，非線性技術(shù)和量子點(diǎn)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，單光子源和光子糾纏源的開發(fā)需求日益增多，再這些設(shè)備的開發(fā)過程中，需要高靈敏度的檢測手段來對其進(jìn)行特性分析和測試，單光子計(jì)數(shù)器就是一種有效的手段。高性能的單光子探測器的研制，以及量子密鑰分配方案的改進(jìn)，極大地提高了量子密鑰分配的速率和距離。

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單光子探測儀的介紹

單光子探測技術(shù)，是近些年剛剛起步的一種新式光電探測技術(shù)，其原理是利用新式光電效應(yīng)，可對入射的單個(gè)光子進(jìn)行計(jì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對極微弱目標(biāo)信號的探測。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(qiáng)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。這些器件都包含一個(gè)對光子敏感的光電陰極，當(dāng)光子投射到光電陰極上時(shí)，光子可能被光電陰極中的電子吸收，獲得足夠大能量的電子能逸出光電陰極而成為自由的光電子。

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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。三元合金半導(dǎo)體碲鎘(Hg1-xCdxTe)是一種有重要應(yīng)用價(jià)值的探測器材料，它的禁帶寬度隨組成而變化。

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光電探測器的歷史發(fā)展

1873年，英國發(fā)現(xiàn)硒的光電導(dǎo)效應(yīng)，但是這種效應(yīng)長期處于探索研究階段，未獲實(shí)際應(yīng)用。隨著半導(dǎo)體的發(fā)展，各種新的光電導(dǎo)材料不斷出現(xiàn)。結(jié)果表明系統(tǒng)的暗計(jì)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(guān)鍵因素，信道容量很大可達(dá)到1．77bit／碼元。在可見光波段方面，到50年代中期，性能良好的硒化鎘光敏電阻和紅外波段光電探測器都已投入使用。60年代初，中遠(yuǎn)紅外波段靈敏的Ge、Si摻雜光電導(dǎo)探測器研制成功，典型的例子是工作在3～5微米和8～14微米波段的Ge:Au（鍺摻金）和Ge:Hg光電導(dǎo)探測器。60年代末以后,HgCdTe、PbSnTe等可變禁帶寬度的三元系材料的研究取得進(jìn)展。 工作原理和特性 光電導(dǎo)效應(yīng)是內(nèi)光電效應(yīng)的一種。

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