單光子探測器的現(xiàn)狀及其發(fā)展

對于可見光探測，光電倍增管有很好的響應度，暗電流也非常小，很早就用于單光子計數(shù)，現(xiàn)在技術已經(jīng)比較成熟，市場上也有了不少類似的產(chǎn)品。然而隨著人們對紅.外光研究的不斷深入，特別是近年來量子通信技術、量子密碼術的研究不斷引起各國的重視，對紅外通信波段（850nm、1310nm和1550nm)單光子探測器的研究也就顯得尤為迫切。然而，在這個波段光電倍增管卻顯得無能為力，即使是很好的紅外光陰極-Si陰板，光譜響應到1050nm就已經(jīng)截止了，僅這一點就排除了它在紅外通信波段的應用。即便在850nm波段，考慮到光電倍增管工作電壓很高和使用維護的復雜程度，在實際應用中人們還是選用Si-APD雪崩光電二極管?，F(xiàn)在對Si的研究已經(jīng)趨于成熟，Si一APD 也已經(jīng)有了比較好的制造工藝。國外已經(jīng)有公司開發(fā)出了專門針對850nm單光子探測的商用Si-APD。而在1310nm和1550nm波段，Si-APD已經(jīng)不能用丁進行單光子探測了，因此在這兩個波段一般選用InGaAs-APD，但由丁制造工藝的問題，目前還沒有專門針對單光子探測的InGaAs-APD。國外對這兩個波段的單光子探測的報道，一般都是關于利用現(xiàn)有針對光纖通信的商用APD，通過優(yōu)化外圍驅動電路，改善工作環(huán)境，使其達到單光子探測的目的。目前，國內也已經(jīng)有了不少科研院所正在對這兩個波段的單光子探測器進行研究，為實現(xiàn)量子密鑰分發(fā)技術（QKD）的實用化而做準備。

單光子探測技術

單光子探測技術，是近些年剛剛起步的一種新式光電探測技術，其原理是利用新式光電效應，可對入射的單個光子進行計數(shù)。

單光子探測器能夠探測到光的很小能量量子——光子。單光子探測器可對單個光子進行探測和計數(shù)，在信號強度僅為幾個光子能量級的條件下，單光子探測器的作用十分巨大。

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單光子探測器

單光子探測器是一種超靈敏的光電轉換器件,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。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。

單光子探測技術是微弱信號探測領域應用與研究的核心，在量子信 息、物理、生物、化學和天文學等領域具有關鍵性的作用。隨著科技的發(fā)展以及技術與應用需求的不斷提高，具備低擾動、高計數(shù)速率、低暗計數(shù)率特性，并且能夠 敏感探測從可見光到紅外光波段的單光子探測器成為研究熱點。

單光子探測器可以對單個光子進行探測和計數(shù)，在許多可獲得的信號強度僅為幾個光子能量級的新興應用中，單光子探測器可以一展身手。