單光子計數器——光子計數的組成與原理

組成部分：光子計數器主要由光電倍增管、放大器、甄別器和計數器組成。

原理：光電計數器工作時，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。近年來，隨著量子密碼的發(fā)展，單光子探測器作為單光子水平微弱信號檢測儀器，成為量子信號光電轉換的核心設備。這些脈沖經放大器放大后，加在甄別器的輸入器上，甄別器濾除部分噪音脈沖，只允許那些和光輻射功率成正比的脈沖通過，并送入計數器。

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光電探測器的分類與應用

光電探測器能把光信號轉換為電信號。根據器件對輻射響應的方式不同或者說器件工作的機理不同，光電探測器可分為兩大類：一類是光子探測器；另一類是熱探測器。光電探測器件的應用選擇，探測器結構實際上是應用時的一些事項或要點。在很多要求不太嚴格的應用中，可采用任何一種光電探測器件。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。不過在某些情況下，選用某種器件會更合適些。例如，當需要比較大的光敏面積時，可選用真空光電管，因其光譜響應范圍比較寬，故真空光電管普遍應用于分光光度計中。當被測輻射信號微弱、要求響應速度較高時，采用光電倍增管，因為其放大倍數可達10^4～10^8以上，這樣高的增益可使其信號超過輸出和放大線路內的噪聲分量，使得對探測器的限制只剩下光陰極電流中的統(tǒng)計變化。因此，在天文學、光譜學、激光測距和閃爍計數等方面，光電倍增管得到廣泛應用。

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單光子探測器研究新進展

現(xiàn)代科學技術已經發(fā)展到利用單個光子的量子態(tài)載運信息和進行計算.因此,、靈敏地探測單個光子是量子計量、量子通信、非線性光學等量子信息科學研究中基礎的技術之一.超導納米線單光子探測器(SNSPD)是一種新型單光子檢測器,具有暗計數低、探測速率高、檢測頻譜寬等優(yōu)點,在眾多領域存在潛在應用.該進展涵蓋了超導單光子探測器的工作機制和理論模型,有兼容4inch硅工藝的SNSPD器件的關鍵技術工藝,如器件設計、材料結構、制備工藝和封裝技術等.研制的超導單光子探測器,在1550nm波段,系統(tǒng)的單光子檢測達到75%,暗計數小于100cps,與國際水平相當.在不斷提高SNSPD性能研究的同時,還開展了利用SNSPD進行光子數分辨的研究,以及將其應用于光時域反射儀(OTDR)中,進行長距離光纖狀態(tài)的分析和檢測研究.

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