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單光子探測器工作原理是什么？

單光子探測是一種探測超低噪聲的技術，增強的靈敏度使其能夠探測到光的較小能量量子——光子。單光子探測器可以對單個光子進行計數，實現對極微弱目標信號的探測，因此也活躍在許多可獲得的信號強度僅為幾個光子能量級的新興應用領域中。

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單光子探測技術

單光子探測技術，是近些年剛剛起步的一種新式光電探測技術，其原理是利用新式光電效應，可對入射的單個光子進行計數。有關認為，單光子探測技術能將現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的革命，極大地改變未來空天戰場的作戰方式。

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單光子探測器的現狀及其發展

對于可見光探測，光電倍增管有很好的響應度，暗電流也非常小，很早就用于單光子計數，現在技術已經比較成熟，市場上也有了不少類似的產品。然而隨著人們對紅.外光研究的不斷深入，特別是近年來量子通信技術、量子密碼術的研究不斷引起各國的重視，對紅外通信波段（850nm、1310nm和1550nm)單光子探測器的研究也就顯得尤為迫切。然而，在這個波段光電倍增管卻顯得無能為力，即使是很好的紅外光陰極-Si陰板，光譜響應到1050nm就已經截止了，僅這一點就排除了它在紅外通信波段的應用。即便在850nm波段，考慮到光電倍增管工作電壓很高和使用維護的復雜程度，在實際應用中人們還是選用Si-APD雪崩光電二極管。現在對Si的研究已經趨于成熟，Si一APD 也已經有了比較好的制造工藝。國外已經有公司開發出了專門針對850nm單光子探測的商用Si-APD。而在1310nm和1550nm波段，Si-APD已經不能用丁進行單光子探測了，因此在這兩個波段一般選用InGaAs-APD，但由丁制造工藝的問題，目前還沒有專門針對單光子探測的InGaAs-APD。國外對這兩個波段的單光子探測的報道，一般都是關于利用現有針對光纖通信的商用APD，通過優化外圍驅動電路，改善工作環境，使其達到單光子探測的目的。目前，國內也已經有了不少科研院所正在對這兩個波段的單光子探測器進行研究，為實現量子密鑰分發技術（QKD）的實用化而做準備。