单光子探测技术

近年来，以量子密钥分配为代表的各种量子信息技术应用获得了飞速发展，这些应用对单光子探测器的性能提出了非常苛刻的要求，以光电倍增管和雪崩光电二极管为代表的传统单光子探测器件已经无法满足需求。在此背景下，出现了以超导单光子探测器为代表的新型低温单光子探测器件，单光子探测技术批发，其性能比现有商用单光子探测器有了本质性的提升。本文综述了迄今为止各种类型的单光子探测器，并指出各自在量子信息技术应用中的优势和不足之处以及发展方向。

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单光子探测器及计数器

单光子探测是一种极微弱光探测法，它所探测的光的光电流强度比光电检测器本身在室温下的热噪声水平(10^-14W)还要低，用通常的直流检测方法不能把这种湮没在噪声中的信号提取出来。单光子计数方法利用弱光照射下光子探测器输出电信号自然离散的特点，采用脉冲甄别技术和数字计数技术把极其弱的信号识别并提取出来。

单光子探测技术在高分辨率的光谱测量、非***性物质分析、高速现象检测、精密分析、大气测污、生物发光、高能物理、天文测光、光时域反射(OTDR)、量子密钥分发系统(QKO)等领域有着广泛的应用。

单光子探测器工作原理是什么？

高分辨率的光谱测量：

利用单光子探测技术，可极大提高光谱测量的灵敏度和准确性，灵敏度提高3-4个数量级，可实现对微量物质成分的光谱分析，使化学成分检测和安全检查等系统达到超高灵敏度。

2生物发光：

生物发光是一种微弱的准连续光子辐射现象。利用单光子探测技术能对生物发光进行有效探测，可用于分析生物体内特别体系的功能以及细胞的代谢或***过程，还能有效的推动现代***对于脑功能和***工程的研究。

3光纤传感：

光纤传感工作频带宽、动态范围大、适合遥测遥控、可低损耗传输，利用单光子探测技术可极大地提高光纤传感的灵敏度和监控长度，对输油管道和海底光缆的安全监控、大型建筑的火灾报警、海岸线或边境安全等领域具有重大意义。

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