單光子計數器方案誠信企業“本信息長期有效”

單光子探測原理

單光子探測將單光子激發的單個光電子信號放大，通過脈沖甄別和數字計數等技術識別提取極弱光電子信號，達到光電探測的超靈敏極限。半導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體材料。率單光子測控由于其巨大科研價值和重要戰略地位已成為近年國際上活躍的前沿領域之一，不僅是現代信息科學、精密測量、量子技術、超靈敏探測等高新技術的迫切需要，其自身迅猛發展帶來了系列化原理和概念的突破，已形成一個新學科分支：單光子測控物理學，表面等離子激元學、紅外光子學等以及相關高新技術發展。

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單光子探測器介紹

通過量子阱的子帶躍遷光吸收改變自身帶電狀態來調控另一個量子阱中的二維電子橫向輸運特性,從而產生可探測的電導變化。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率發生改變。這種雙量子阱電容耦合的結構具有很高的非線性放大系數,從而具有很高的探測效率,響應波長可以從遠紅外設計至THz波段。針對器件特性設計增益可調讀出電路,進一步研制成工業級微型光譜儀。

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單光子探測儀的材料

超導TES單光子探測器本質上屬于熱探測器的一種。為了保持半導體光子型探測器的正常工作，常把探測器置于低溫容器（杜瓦瓶）中，或用微型致冷器使探測器達到較低的工作溫度。典型的熱探測器包括吸收能量的吸收體，測量溫度變化的溫度計，維持恒定溫度的熱沉，以及吸收體和熱沉之間的弱熱連接。測器的核心是由一層生長在硅襯底上、尺寸在20 m×20 m左右、厚度為幾十納米的超導薄膜。在薄膜的兩端施加恒定電壓，由于低溫下薄膜中電子與聲子之間的弱熱耦合作用，焦耳熱功率的存在使薄膜電子系統的溫度Te高于聲子系統的溫度Tp，這被稱為“熱電子”效應.作為單光子探測器使用時，超導薄膜中的電子系統同時承擔了熱探測器的吸收體和TES溫度計的雙重功能。由于薄膜中聲子系統與硅襯底之間較強的熱耦合作用，聲子系統的溫度等于硅襯底的溫度(Tp=Tb)，聲子系統充當了熱探測器中的熱沉。薄膜電子系統和聲子系統之間的弱熱耦合構成了熱探測器所需要的弱熱連接。

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   單光子探測器技術

 近年來，以量子密鑰分配為代表的各種量子信息技術應用獲得了飛速發展，這些應用對單光子探測器的性能提出了非常苛刻的要求，以光電倍增管和雪崩光電二極管為代表的傳統單光子探測器件已經無法滿足需求。采樣保持器是指在邏輯電平的控制下處于“采樣”或“保持”兩種工作狀態的電路，在采樣狀態下，電路的輸出跟蹤輸入模擬信號，在保持狀態下，電路的輸出保持著前一次采樣結束時刻的瞬時輸入模擬信號，直到進入下一次采樣狀態為止。在此背景下，出現了以超導單光子探測器為代表的的新型低溫單光子探測器件，其性能比現有商用單光子探測器有了本質的提升。

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