單光子探測器及計數(shù)器

單光子探測是一種極微弱光探測法，它所探測的光的光電流強(qiáng)度比光電檢測器本身在室溫下的熱噪聲水平(10^-14W)還要低，用通常的直流檢測方法不能把這種湮沒在噪聲中的信號提取出來。利用內(nèi)光電效應(yīng)制成的光子型探測器，是用半導(dǎo)體材料制成的固態(tài)電子器件，主要包括光電導(dǎo)探測器和光伏型探測器等。單光子計數(shù)方法利用弱光照射下光子探測器輸出電信號自然離散的特點(diǎn)，采用脈沖甄別技術(shù)和數(shù)字計數(shù)技術(shù)把極其弱的信號識別并提取出來。

單光子探測技術(shù)在高分辨率的光譜測量、非破壞性物質(zhì)分析、高速現(xiàn)象檢測、精密分析、大氣測污、生物發(fā)光、高能物理、天文測光、光時域反射(OTDR)、量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)(QKO)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

光子型探測器

光子型探測器（ photon detector） 利用外光電效應(yīng)或內(nèi)光電效應(yīng)制成的輻射探測器，也稱光電型探測器。因此，在天文學(xué)、光譜學(xué)、激光測距和閃爍計數(shù)等方面，光電倍增管得到廣泛應(yīng)用。探測器中的電子直接吸收光子的能量，使運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電信號，常用于探測紅外輻射和可見光。利用內(nèi)光電效應(yīng)制成的光子型探測器，是用半導(dǎo)體材料制成的固態(tài)電子器件，主要包括光電導(dǎo)探測器和光伏型探測器等。

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單光子探測器的性能分析

以InGaAsP/InP雪崩光電二極管(APD)為核心器件的紅外單光子探測技術(shù),在量子信息技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,使其成為近年的研究熱點(diǎn)。利用單光子探測技術(shù)能對生物發(fā)光進(jìn)行有效探測，可用于分析生物體內(nèi)特別體系的功能以及細(xì)胞的代謝或破壞過程，還能有效的推動現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對于腦功能和基因工程的研究。根據(jù)InGaAsP/InPAPD在紅外通信波段實(shí)現(xiàn)單光子探測的要求和特點(diǎn),通過APD的門控電路和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,探討了門模式下各種參數(shù)與暗計數(shù)率、量子效率、量子誤碼率、信號傳輸速率之間的關(guān)系,為門模參數(shù)的選擇提供依據(jù)。結(jié)果表明:偏置電壓的大小、門脈沖寬度和周期的選擇,對提高探測器性能起著關(guān)鍵的作用。

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光電探測器

光電探測器的原理是由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率發(fā)生改變。光電探測器在軍事和國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域有廣泛用途。近些年，隨著量子力學(xué)和信息科學(xué)的發(fā)展，誕生了一門新的學(xué)科分支—量子信息科學(xué)。在可見光或近紅外波段主要用于射線測量和探測、工業(yè)自動控制、光度計量等；在紅外波段主要用于紅外熱成像、紅外遙感等方面。光電導(dǎo)體的另一應(yīng)用是用它做攝像管靶面。為了避免光生載流子擴(kuò)散引起圖像模糊，連續(xù)薄膜靶面都用高阻多晶材料，如PbS-PbO、Sb2S3等。其他材料可采取鑲嵌靶面的方法，整個靶面由約10萬個單獨(dú)探測器組成。

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