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單光子探測器

單光子探測器是一款在量子光學、生物光學、激光測距等科研領域廣泛應用的儀器。近年來，隨著量子密碼的發展，單光子探測器作為單光子水平微弱信號檢測儀器，成為量子信號光電轉換的核心設備。

應用范圍

? 量子密碼通信

? 量子光學、生物光學

? 激光測距

? 大氣、水環境探測

? 熒光壽命和熒光光譜學

? 時間分辨的單分子光譜學

單光子探測

單光子探測是一種檢測極微弱光的方法，在近紅外波段，雪崩光電二極管(APD)是探測極微弱光的主要器件之一。APD是一種能實現光電轉換且具有內部增益的高靈敏度光電探測器，其工作電壓不高，噪聲相對較小，非常適合極微弱光信號(如單個光子信號)的探測。

由于單光子探測是在高技術領域的重要地位，他已經成為各發達國家光電子學重點研究的課題之一。在量子密鑰分發、天文測光、分子生物學、超高分辨率光譜學、非線形光學、光時域反射等現代科學技術領域中，都涉及到極微弱光信號的檢測問題。在量子密鑰分發系統中，量子信息的載體是單光子，如何將攜帶信息的單光子探測出來是實現量子密鑰分發的關鍵。APD是實現單光子探測的核心器件。在單光子探測器設計中，為了開發APD的極限靈敏度，APD必須置于反向偏壓(Vb)稍高于雪崩擊穿電壓(Vbr)之上，即所謂的蓋格(Gerger Mode)模式下工作，使APD的雪崩增益M取較佳值MOPT，才能達到較高的探測效率。然而在蓋格模式時，APD的雪崩增益M不僅與環境溫度T還與其直流偏壓Vb的大小密切相關。

單光子探測器是一種超靈敏的光電轉換器件,可以檢測光的微小能量單位-即單個光子。單光子探測器在微弱熒光檢測、天文觀測、量子通信、遙感等研究領域發揮著重要作用。但是,由于白光背景干擾,使得傳統的單光子探測器極易發生飽和甚至損壞。并且,強背景光計數使探測系統的信噪比急劇惡化,無法有效甄別信號光子。白光噪聲在激光通信和測繪應用中尤為突出,成為限制單光子探測技術在這些領域廣泛應用的主要技術瓶頸。

單光子探測技術

單光子探測技術是微弱信號探測領域應用與研究的核心，在量子信 息、物理、生物、化學和天文學等領域具有關鍵性的作用。隨著科技的發展以及技術與應用需求的不斷提高，具備低擾動、高計數速率、低暗計數率特性，并且能夠 敏感探測從可見光到紅外光波段的單光子探測器成為研究熱點。

單光子探測器可以對單個光子進行探測和計數，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中，單光子探測器可以一展身手。