光電探測(cè)器的分類與應(yīng)用

光電探測(cè)器能把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。探測(cè)器中的電子直接吸收光子的能量，使運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電信號(hào)，常用于探測(cè)紅外輻射和可見(jiàn)光。根據(jù)器件對(duì)輻射響應(yīng)的方式不同或者說(shuō)器件工作的機(jī)理不同，光電探測(cè)器可分為兩大類：一類是光子探測(cè)器；另一類是熱探測(cè)器。光電探測(cè)器件的應(yīng)用選擇，探測(cè)器結(jié)構(gòu)實(shí)際上是應(yīng)用時(shí)的一些事項(xiàng)或要點(diǎn)。在很多要求不太嚴(yán)格的應(yīng)用中，可采用任何一種光電探測(cè)器件。不過(guò)在某些情況下，選用某種器件會(huì)更合適些。例如，當(dāng)需要比較大的光敏面積時(shí)，可選用真空光電管，因其光譜響應(yīng)范圍比較寬，故真空光電管普遍應(yīng)用于分光光度計(jì)中。當(dāng)被測(cè)輻射信號(hào)微弱、要求響應(yīng)速度較高時(shí)，采用光電倍增管，因?yàn)槠浞糯蟊稊?shù)可達(dá)10^4～10^8以上，這樣高的增益可使其信號(hào)超過(guò)輸出和放大線路內(nèi)的噪聲分量，使得對(duì)探測(cè)器的限制只剩下光陰極電流中的統(tǒng)計(jì)變化。因此，在天文學(xué)、光譜學(xué)、激光測(cè)距和閃爍計(jì)數(shù)等方面，光電倍增管得到廣泛應(yīng)用。

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單光子探測(cè)數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采樣及處理技術(shù)是集成電路、計(jì)算機(jī)總線、虛擬儀器等高新技術(shù)不斷發(fā)展和融合的產(chǎn)物,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究等諸多領(lǐng)域。超導(dǎo)紅外單光子探測(cè)器其基于超導(dǎo)NbN薄膜材料的紅外單光子探測(cè)器,以及其相應(yīng)的檢測(cè)電路和光路系統(tǒng)等,并將該探測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于波長(zhǎng)為1550nm的光子探測(cè)?；赑CI總線技術(shù)的多功能高速數(shù)據(jù)采集卡的單光子探測(cè)數(shù)據(jù)采集作為量子信息處理中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),可以將探測(cè)器探測(cè)到的光子信號(hào)更直觀更便捷的實(shí)時(shí)顯示出來(lái),并通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理和存儲(chǔ)等工作。 該設(shè)計(jì)適用于1550nm光通信波段,基于InGaAs雪崩光電二極管(InGaAs-APD)單光子探測(cè)器的功能結(jié)構(gòu)、特性參數(shù)及工作方式。其次,在充分了解數(shù)據(jù)采集原理、PCI總線技術(shù)以及美國(guó)NI公司出品的M系列PCI-6251多功能高速數(shù)據(jù)采集卡性能及工作模式的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了適用于高速單光子探測(cè)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。接著,利用基于圖形編程語(yǔ)言(G語(yǔ)言)的LabVIEW8.20軟件編寫應(yīng)用程序,分別實(shí)現(xiàn)了對(duì)單通道和雙通道光子數(shù)據(jù)的采集,并通過(guò)應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行顯示、處理、存儲(chǔ)等操作。從單光子數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在關(guān)聯(lián)光子對(duì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)中的測(cè)試結(jié)果來(lái)看,設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序可以滿足實(shí)時(shí)顯示采集數(shù)據(jù)及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算和存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)要求。

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單光子探測(cè)器研究新進(jìn)展

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到利用單個(gè)光子的量子態(tài)載運(yùn)信息和進(jìn)行計(jì)算.因此,、靈敏地探測(cè)單個(gè)光子是量子計(jì)量、量子通信、非線性光學(xué)等量子信息科學(xué)研究中基礎(chǔ)的技術(shù)之一.超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器(SNSPD)是一種新型單光子檢測(cè)器,具有暗計(jì)數(shù)低、探測(cè)速率高、檢測(cè)頻譜寬等優(yōu)點(diǎn),在眾多領(lǐng)域存在潛在應(yīng)用.該進(jìn)展涵蓋了超導(dǎo)單光子探測(cè)器的工作機(jī)制和理論模型,有兼容4inch硅工藝的SNSPD器件的關(guān)鍵技術(shù)工藝,如器件設(shè)計(jì)、材料結(jié)構(gòu)、制備工藝和封裝技術(shù)等.研制的超導(dǎo)單光子探測(cè)器,在1550nm波段,系統(tǒng)的單光子檢測(cè)達(dá)到75%,暗計(jì)數(shù)小于100cps,與國(guó)際水平相當(dāng).在不斷提高SNSPD性能研究的同時(shí),還開展了利用SNSPD進(jìn)行光子數(shù)分辨的研究,以及將其應(yīng)用于光時(shí)域反射儀(OTDR)中,進(jìn)行長(zhǎng)距離光纖狀態(tài)的分析和檢測(cè)研究.

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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)。

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