單光子探測原理

單光子探測將單光子激發(fā)的單個光電子信號放大，通過脈沖甄別和數(shù)字計數(shù)等技術(shù)識別提取極弱光電子信號，達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。原理：光電計數(shù)器工作時，光電倍增管的光電陰極接受光輻射的照射，在光電倍增光的負載上形成了一系列的電脈沖，把它連接到放大器上。

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單光子探測技術(shù)

近年來,以量子密鑰分配為代表的各種量子信息技術(shù)應(yīng)用獲得了飛速發(fā)展,這些應(yīng)用對單光子探測器的性能提出了非?？量痰囊?以光電倍增管和雪崩光電二極管為代表的傳統(tǒng)單光子探測器件已經(jīng)無法滿足需求。在此背景下,出現(xiàn)了以超導(dǎo)單光子探測器為代表的新型低溫單光子探測器件,其性能比現(xiàn)有商用單光子探測器有了本質(zhì)性的提升。本文綜述了迄今為止各種類型的單光子探測器,并指出各自在量子信息技術(shù)應(yīng)用中的優(yōu)勢和不足之處以及發(fā)展方向。單光子探測技術(shù)是微弱信號探測領(lǐng)域應(yīng)用與研究的核心，在量子信息、物理、生物、化學(xué)和天文學(xué)等領(lǐng)域具有關(guān)鍵性的作用。

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入射的光子信號打到光電倍增器件上產(chǎn)生光電子，然后經(jīng)過倍增系統(tǒng)倍增產(chǎn)生電脈沖信號，稱為單光子脈沖。脈沖幅度較小的脈沖是探測器噪聲；脈沖幅度較大的是單光電子峰。 為鑒別電平，用它來把高于 的脈沖鑒別輸出，從而實現(xiàn)單光子計數(shù)。

單光子探測技術(shù)普遍用于通信，量子信息，熒光和拉曼光譜學(xué)等領(lǐng)域，特別是量子信息技術(shù)和微光探測技術(shù)關(guān)鍵的器件之一。