單光子SPAD探測器

單光子SPAD探測器技術(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)。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)場的方式。

單光子SPAD探測器能夠探測到光的最小能量量子——光子。單光子探測器可對單個光子進行探測和計數(shù)，在信號強度僅為幾個光子能量級的條件下，單光子探測器的作用十分巨大。

單光子探測器電路組成構(gòu)圖

單光子探測器的核心任務(wù)是在極微弱的光信號環(huán)境中，準確地識別并記錄單個光子的到達事件。其工作原理通常基于某種物理效應(yīng)，如光電效應(yīng)、雪崩效應(yīng)等。

目前常見的單光子探測器主要包括：光電倍增管（PMT）、單光子雪崩二極管（SPAD）、超導(dǎo)納米線單光子探測器（SNSPD）等。每種探測器都有其特點和適用范圍。光電倍增管具有較高的增益和較好的時間響應(yīng)特性；單光子雪崩二極管易于集成和制成陣列；超導(dǎo)納米線單光子探測器則具有較高的探測效率和較低的暗計數(shù)率。

單光子探測器

單光子探測技術(shù)在測量系統(tǒng)中的應(yīng)用

量子通信：單光子探測器是量子通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件，它們用于檢測量子態(tài)載體——光子。量子通信利用量子糾纏效應(yīng)進行信息傳遞，單光子探測器的高效率和低暗計數(shù)特性對于提高量子密鑰分發(fā)（QKD）的距離和密鑰率至關(guān)重要。例如，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦團隊利用高性能的超導(dǎo)探測器，提升了量子密鑰分發(fā)的安全傳輸距離至833km。

應(yīng)用在“九章三號”中的一臺超導(dǎo)單光子探測器

激光測距：單光子探測器也被應(yīng)用于激光測距系統(tǒng)中，尤其是在單光子激光測距法中，它們能夠?qū)蝹€光子進行響應(yīng)，實現(xiàn)遠距離的測量。例如，南京大學(xué)使用SNSPD激光雷達系統(tǒng)在海霧分布特征下實現(xiàn)了180km直徑的遠距離測距區(qū)。

單光子成像：單光子探測器在單光子成像技術(shù)中扮演著核心角色，它們能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的成像，尤其是在非視域成像和隱藏物體的實時跟蹤方面。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團隊利用InGaAs/InP SPAD探測器實現(xiàn)了在1.43km范圍內(nèi)的非視域成像。

量子關(guān)聯(lián)成像：又稱為鬼成像或雙光子成像，是一種基于光子在時空域上相關(guān)性的新型成像技術(shù)。它利用光電流的關(guān)聯(lián)測量來獲取物體圖像信息，具有非定域成像、突破瑞利衍射極限等特性 。

深空通信和空間量子信息：超導(dǎo)單光子探測器（SNSPD）技術(shù)在面向空間應(yīng)用方面取得了重要進展，如理化技術(shù)研究所梁驚濤團隊與中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所尤立星團隊合作，實現(xiàn)了通信波段探測效率93%的新紀錄，為我國開展基于超導(dǎo)單光子探測器的深空通信、空間量子信息等應(yīng)用奠定了基礎(chǔ) 。

這些應(yīng)用展示了單光子探測技術(shù)在現(xiàn)代測量系統(tǒng)中的重要性和潛力，尤其是在量子信息技術(shù)和精密測量領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進步，單光子探測器的性能和應(yīng)用范圍有望進一步擴大。

產(chǎn)品說明

產(chǎn)品特點：

· 單光子雪崩二極管技術(shù)

· 方便攜帶

· 桌面尺寸-緊湊型100x60x30mm

· USB供電

· 重量輕：僅235g

· TE冷卻傳感器

· FC/PC光纖耦合傳感器

· 光譜響應(yīng)范圍：370nm ~ 900nm

· 450nm峰值靈敏度

· 7 cps暗計數(shù)

· < 200ps的抖動

產(chǎn)品中包括：

· 壁掛式直流轉(zhuǎn)換器

· USB Type-C電源線

· SMA同軸電纜

· USB type-C LVDS 信號線

· FC/PC多模光纖跳線