光子型探測器原理

光子型探測器利用外光電效應(yīng)制成的光子型探測器是真空電子器件，如光電管、光電倍增管和紅外變像管等。這些器件都包含一個對光子敏感的光電陰極，當(dāng)光子投射到光電陰極上時，光子可能被光電陰極中的電子吸收，獲得足夠大能量的電子能逸出光電陰極而成為自由的光電子。在光電管中，光電子在帶正電的陽極的作用下運動，構(gòu)成光電流。單光子探測模塊是滿足共聚焦顯微，熒光，發(fā)冷光和TCSPC的弱光探測需求的獨立模塊。光電倍增管與光電管的差別在于，在光電倍增管的光電陰極與陽極之間設(shè)置了多個電位逐級上升并能產(chǎn)生二次電子的電極（稱為打拿極）。從光電陰極逸出的光電子在打拿極電壓的加速下與打拿極碰撞，發(fā)生倍增效應(yīng)，后形成較大的光電流信號。因此，光電倍增管具有比光電管高得多的靈敏度。紅外變像管是一種紅外-可見圖像轉(zhuǎn)換器,它由光電陰極、陽極和一個簡單的電子光學(xué)系統(tǒng)組成。光電子在受到陽極加速的同時又受到電子光學(xué)系統(tǒng)的聚焦，當(dāng)它們撞擊在與陽極相連的磷光屏上時，便發(fā)出綠色的光像信號。

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什么是光子

光量子，簡稱光子（photon），是傳遞電磁相互作用的基本粒子，在1905年由愛因斯坦提出，1926年由美國物理化學(xué)家吉爾伯特·路易斯正式命名。 光子是電磁輻射的載體，而在量子場論中光子被認(rèn)為是電磁相互作用的媒介子。因此，在天文學(xué)、光譜學(xué)、激光測距和閃爍計數(shù)等方面，光電倍增管得到廣泛應(yīng)用。光子靜止質(zhì)量為零。光子以光速運動，并具有能量、動量、質(zhì)量。

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單光子探測器研究新進展

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到利用單個光子的量子態(tài)載運信息和進行計算.因此,、靈敏地探測單個光子是量子計量、量子通信、非線性光學(xué)等量子信息科學(xué)研究中基礎(chǔ)的技術(shù)之一.超導(dǎo)納米線單光子探測器(SNSPD)是一種新型單光子檢測器,具有暗計數(shù)低、探測速率高、檢測頻譜寬等優(yōu)點,在眾多領(lǐng)域存在潛在應(yīng)用.該進展涵蓋了超導(dǎo)單光子探測器的工作機制和理論模型,有兼容4inch硅工藝的SNSPD器件的關(guān)鍵技術(shù)工藝,如器件設(shè)計、材料結(jié)構(gòu)、制備工藝和封裝技術(shù)等.研制的超導(dǎo)單光子探測器,在1550nm波段,系統(tǒng)的單光子檢測達到75%,暗計數(shù)小于100cps,與國際水平相當(dāng).在不斷提高SNSPD性能研究的同時,還開展了利用SNSPD進行光子數(shù)分辨的研究,以及將其應(yīng)用于光時域反射儀(OTDR)中,進行長距離光纖狀態(tài)的分析和檢測研究.

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