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单光子计数器是一种探测超低噪声的仪器

发布时间:2022-06-14   点击次数:151次
  单光子计数技术是利用在弱光下光电倍增管输出信号自然离散化的特点,采用精密的脉冲幅度甄别技术和数字计数技术,可把淹没在背景噪声中的弱光信号提取出来。当弱光照射到光电子阴极时,每个入射光子以一定的概率(即量子效率)使光阴极发射一个电子。这个光电子经倍增系统的倍增最后在阳极回路中形成一个电流脉冲,通过负载电阻形成一个电压脉冲,这个脉冲称为单光子脉冲,而“单光子计数技术”可测得低至单个不重叠的光子能量脉冲,通过精密的鉴别手段进行工作,从而实现探测“单光子”级别微弱信号的目的。
 
  单光子探测是一种探测超低噪声的技术,增强的灵敏度使其能够探测到光的能量量子——光子。单光子计数器可以对单个光子进行计数,实现对极微弱目标信号的探测,因此也活跃在许多可获得的信号强度仅为几个光子能量级的新兴应用领域中。
 
  单光子计数器现可分两大类:时间相关单光子计数器和单光子探测器;前者更多应用在比较关心单光子对应的时间信息,而其根据分辨率不同,通道数不同又存在差异;后者因为其内部集成有APD可探测单光子,对于要求探测器精度不高的场景,应用更加偏重单光子的数量,这种产品既涵盖了单光子探测器的功能,又集成了计数器的功能。
 
  它的性能优化和应用离不开淬灭电路的支撑。淬灭电路一方面需要及时停止雪崩,另外一方面还需要抑制来自器件和电路等的噪声,把雪崩信号提前出来。目前通过器件自身集成淬灭电阻或势垒,通过外部淬灭电路的单片集成化,通过正弦门控和不同淬灭电路的组合,显著地降低了器件的暗计数、后脉冲,提高了器件的计数率。
 
  近红外单光子计数器具有光子探测的极限灵敏度,其工作波段是传统光纤使用的主要波段,同时又是人眼安全波段,因此,近红外单光子探测器在量子保密通信、激光雷达、无人驾驶、三维成像、微弱信号检测等领域具有重要的应用。
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