單光子探測(cè)儀

單光子探測(cè)器可以對(duì)單個(gè)光子進(jìn)行探測(cè)和計(jì)數(shù)，在許多可獲得的信號(hào)強(qiáng)度僅為幾個(gè)光子能量級(jí)的新興應(yīng)用中。配裝單光子探測(cè)系統(tǒng)的作戰(zhàn)飛機(jī)，由于對(duì)空目標(biāo)探測(cè)距離極遠(yuǎn)，將使空中作戰(zhàn)從目前的中距進(jìn)一步擴(kuò)為遠(yuǎn)距。利用單光子探測(cè)技術(shù)，可極大提高光譜測(cè)量的靈敏度和準(zhǔn)確性，靈敏度提高3-4個(gè)數(shù)量級(jí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)微量物質(zhì)成分的光譜分析，使化學(xué)成分檢測(cè)和安全檢查等系統(tǒng)達(dá)到超高靈敏度。單光子探測(cè)是一種極微弱光探測(cè)法，它所探測(cè)的光的光電流強(qiáng)度比光電檢測(cè)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(cè)方法不能把這種湮沒在噪聲中的信號(hào)提取出來。光子計(jì)數(shù)組成部分：光子計(jì)數(shù)器主要由光電倍增管、放大器、甄別器和計(jì)數(shù)器組成。

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單光子探測(cè)電路設(shè)計(jì)

基于門控制模式的雪崩抑制方法,對(duì)工作波長(zhǎng)為1.31μm的單光子探測(cè)器件InGaAs/InP雪崩光電二極管的高壓電源和單光子信號(hào)檢測(cè)電路進(jìn)行了設(shè)計(jì),同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)中所涉及的關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析。因此,高效、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)研究中最基礎(chǔ)的技術(shù)之一。通過巧妙設(shè)計(jì)脈沖發(fā)生器的單穩(wěn)態(tài)電路等效地實(shí)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(cè)的靈敏度。

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單光子探測(cè)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(gè)量子阱中的二維電子橫向輸運(yùn)特性,從而產(chǎn)生可探測(cè)的電導(dǎo)變化。掃積型光子探測(cè)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(cè)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(cè)效率,響應(yīng)波長(zhǎng)可以從遠(yuǎn)紅外設(shè)計(jì)至THz波段。針對(duì)器件特性設(shè)計(jì)增益可調(diào)讀出電路,進(jìn)一步研制成工業(yè)級(jí)微型光譜儀。

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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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