單光子探測在軍事方面的用途

是光的小能量量子。單光子探測技術(shù)，是近些年剛剛起步的一種新式光電探測技術(shù)，其原理是利用新式光電效應(yīng)，可對入射的單個光子進行計數(shù)，以實現(xiàn)對極微弱目標信號的探測。有關(guān)專家認為，單光子探測技術(shù)能將現(xiàn)有的機載光電探測距離從幾十公里提高到幾千公里，勢必帶來機載目標探測系統(tǒng)的革命，極大地改變未來空天戰(zhàn)場的作戰(zhàn)方式。單光子探測數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)設(shè)計計算機數(shù)據(jù)采樣及處理技術(shù)是高性能集成電路、計算機總線、虛擬儀器等高新技術(shù)不斷發(fā)展和融合的產(chǎn)物,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究等諸多領(lǐng)域。

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紅外光子探測器的分類及特點

按光—電信號轉(zhuǎn)換的不同原理，光子探測器分為光電導(dǎo)型、光伏型和光磁電型等。

光子探測器的特點是：光譜響應(yīng)有選擇性，只對短于某一特定波長的紅外輻射有響應(yīng)，這一特定波長稱為截止波長（指在長波端）；響應(yīng)速度快，比熱探測器要高幾個數(shù)量級，一般光電導(dǎo)探測器響應(yīng)時間在微秒級，光伏探測器的響應(yīng)時間在納秒級或更快；探測靈敏度高，與熱探測器相比，大約高出兩個數(shù)量級；單光子探測儀的材料超導(dǎo)TES單光子探測器本質(zhì)上屬于熱探測器的一種。探測器靈敏度與工作溫度有關(guān)，工作溫度降低，探測器靈敏度就能提高，有的光子探測器只能在低溫工作，需要制冷條件。光子探測器大都是由化合物半導(dǎo)體材料制成，材料生長難度大，器件制造技術(shù)要求高，所以價格也比較貴，目前主要在軍事上用于、遠距離、快速目標的探測。但隨著技術(shù)進步，工藝水平提高，價格降低，它們在民用中也占有一定市場，并具有廣闊發(fā)展前景。

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單光子探測數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)設(shè)計

計算機數(shù)據(jù)采樣及處理技術(shù)是集成電路、計算機總線、虛擬儀器等高新技術(shù)不斷發(fā)展和融合的產(chǎn)物,廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究等諸多領(lǐng)域?；赑CI總線技術(shù)的多功能高速數(shù)據(jù)采集卡的單光子探測數(shù)據(jù)采集作為量子信息處理中的一個重要環(huán)節(jié),可以將探測器探測到的光子信號更直觀更便捷的實時顯示出來,并通過軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的進一步處理和存儲等工作。 該設(shè)計適用于1550nm光通信波段,基于InGaAs雪崩光電二極管(InGaAs-APD)單光子探測器的功能結(jié)構(gòu)、特性參數(shù)及工作方式。其次,在充分了解數(shù)據(jù)采集原理、PCI總線技術(shù)以及美國NI公司出品的M系列PCI-6251多功能高速數(shù)據(jù)采集卡性能及工作模式的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了適用于高速單光子探測的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。接著,利用基于圖形編程語言(G語言)的LabVIEW8.20軟件編寫應(yīng)用程序,分別實現(xiàn)了對單通道和雙通道光子數(shù)據(jù)的采集,并通過應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進行顯示、處理、存儲等操作。從單光子數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在關(guān)聯(lián)光子對探測實驗中的測試結(jié)果來看,設(shè)計的應(yīng)用程序可以滿足實時顯示采集數(shù)據(jù)及對數(shù)據(jù)進行相關(guān)計算和存儲的設(shè)計要求。半導(dǎo)體光子型探測器的性能在很大程度上取決于制備探測器所用的半導(dǎo)體材料。

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單光子探測器研究新進展

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)已經(jīng)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(xué)等量子信息科學(xué)研究中基礎(chǔ)的技術(shù)之一.超導(dǎo)納米線單光子探測器(SNSPD)是一種新型單光子檢測器,具有暗計數(shù)低、探測速率高、檢測頻譜寬等優(yōu)點,在眾多領(lǐng)域存在潛在應(yīng)用.該進展涵蓋了超導(dǎo)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(guān)鍵技術(shù)工藝,如器件設(shè)計、材料結(jié)構(gòu)、制備工藝和封裝技術(shù)等.研制的超導(dǎo)單光子探測器,在1550nm波段,系統(tǒng)的單光子檢測達到75%,暗計數(shù)小于100cps,與國際水平相當(dāng).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(shù)分辨的研究,以及將其應(yīng)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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