量子點(diǎn)單光子探測(cè)器的研究進(jìn)展

量子點(diǎn)單光子探測(cè)器具有可保持測(cè)試信號(hào)完整性、理論量子、工作電壓低等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)具有室溫單光子探測(cè)的潛力, 近得到了廣泛的研究。文章介紹了基于三種不同形式量子點(diǎn)的單光子探測(cè)器, 討論了它們的工作原理, 對(duì)比了各自的性能和參數(shù), 總結(jié)了各種器件的特點(diǎn), 說明了自組織量子點(diǎn)單光子探測(cè)的優(yōu)越性能。和力達(dá)電子探測(cè)器2019年1月8日，北京和力達(dá)科技推出SPCM-01型單光子探測(cè)器，是在國(guó)內(nèi)基于PMT的單光子探測(cè)器。

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單光子探測(cè)技術(shù)

近年來(lái),以量子密鑰分配為代表的各種量子信息技術(shù)應(yīng)用獲得了飛速發(fā)展,這些應(yīng)用對(duì)單光子探測(cè)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(tǒng)單光子探測(cè)器件已經(jīng)無(wú)法滿足需求。在此背景下,出現(xiàn)了以超導(dǎo)單光子探測(cè)器為代表的新型低溫單光子探測(cè)器件,其性能比現(xiàn)有商用單光子探測(cè)器有了本質(zhì)性的提升。本文綜述了迄今為止各種類型的單光子探測(cè)器,并指出各自在量子信息技術(shù)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和不足之處以及發(fā)展方向。APD門模式的單光子探測(cè)器的性能分析以InGaAsP/InP雪崩光電二極管(APD)為核心器件的紅外單光子探測(cè)技術(shù),在量子信息技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,使其成為近年的研究熱點(diǎn)。

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紅外光子探測(cè)器的分類及特點(diǎn)

按光—電信號(hào)轉(zhuǎn)換的不同原理，光子探測(cè)器分為光電導(dǎo)型、光伏型和光磁電型等。

光子探測(cè)器的特點(diǎn)是：光譜響應(yīng)有選擇性，只對(duì)短于某一特定波長(zhǎng)的紅外輻射有響應(yīng)，這一特定波長(zhǎng)稱為截止波長(zhǎng)（指在長(zhǎng)波端）；響應(yīng)速度快，比熱探測(cè)器要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，一般光電導(dǎo)探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間在微秒級(jí)，光伏探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間在納秒級(jí)或更快；探測(cè)靈敏度高，與熱探測(cè)器相比，大約高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)；近年來(lái)，隨著量子密碼的發(fā)展，單光子探測(cè)器作為單光子水平微弱信號(hào)檢測(cè)儀器，成為量子信號(hào)光電轉(zhuǎn)換的核心設(shè)備。探測(cè)器靈敏度與工作溫度有關(guān)，工作溫度降低，探測(cè)器靈敏度就能提高，有的光子探測(cè)器只能在低溫工作，需要制冷條件。光子探測(cè)器大都是由化合物半導(dǎo)體材料制成，材料生長(zhǎng)難度大，器件制造技術(shù)要求高，所以價(jià)格也比較貴，目前主要在軍事上用于、遠(yuǎn)距離、快速目標(biāo)的探測(cè)。但隨著技術(shù)進(jìn)步，工藝水平提高，價(jià)格降低，它們?cè)诿裼弥幸舱加幸欢ㄊ袌?chǎng)，并具有廣闊發(fā)展前景。

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單光子探測(cè)器

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單光子探測(cè)模塊是滿足共聚焦顯微，熒光，發(fā)冷光和TCSPC的弱光探測(cè)需求的獨(dú)立模塊。Excelitas的單光子探測(cè)模塊SPCM提供市場(chǎng)上相對(duì)優(yōu)良的光子計(jì)數(shù)性能，例如高探測(cè)效率，低后脈沖，高均一性，高線性動(dòng)態(tài)范圍和低暗計(jì)數(shù)。

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