单光子探测

摘要： 为了提高多像素光子计数器(MPPC)的高速探测并改善光子数分辨特性,采用门控抑制的MPPC,并通过自平衡及低通滤波相结合的技术手段,将MPPC的容性尖峰噪声抑制到热噪声水平,在实现光生雪崩信号的线性提取的同时快速恢复探测。实验结果表明,200 MHz门控的MPPC实现了40 MHz重复频率激光下14个光子的有效分辨,平均每脉冲光子数高达6.8。与被动抑制模式相比,200 MHz正弦门控模式下的光子数分辨效果明显得到了改善,为高速光子数可分辨探测提供了参考。

摘要： 三维成像激光雷达技术为空间地理信息获取、目标立体探测提供了新的技术途径。以多波束并行收发、单光子阵列探测为特征的新一代三维成像激光雷达可提升雷达探测灵敏度、激光成像帧频与成像效率,从而实现远距离快速激光三维成像。三维成像激光雷达的激光发散角与接收视场需角秒量级的匹配精度。随着系统波束数量的增加,几十甚至上百波束的高精度收发波束匹配是系统设计装调的难点。聚焦多波束单光子阵列三维成像激光雷达的收发匹配难题,设计了基于衍射分束激光发射与光纤阵列接收的收发光学系统,提出了一种多波束激光雷达收发波束匹配方法,并对该方法的收发匹配误差源以及温度对其影响进行了详细分析仿真。实验验证结果表明,可实现64波束优于10μrad的匹配误差,在工作温度范围内总的收发失配优于20.78μrad,满足本系统设计时25.5μrad的收发匹配裕量,系统对环境温度有较好的适应性,具有良好的工程应用前景。

摘要： 21世纪初,GOL’TSMAN等人开启了超导纳米线单光子探测器(SNSPD)这一研究领域。历经整整20年的发展,SNSPD已经成为综合性能优异的单光子探测器,被广泛用于量子与经典的弱光探测。本文从性能指标、器件物理、薄膜材料、器件结构、加工工艺、光学耦合、信号读出、制冷系统、应用演示等9个方面,回顾了过去20年里SNSPD的重要研究进展;在此基础上,展望和评述了未来可能的研究与发展方向。

摘要： 一、引言如何快速、高精度、高分辨率地获取基础地理信息一直是各国的研究重点方向,宽幅激光三维测量与复合成像技术是复杂环境高精度侦察的重要手段,有助于提高三维空间信息获取能力,有效解决大范围、立体测绘信息快速获取等难题。基于我国军民领域发展需求,需要在激光主动探测和可见光被动成像一体化三维测量技术、激光高分辨率宽幅单光子探测成像技术、激光单光子点云与可见光影像综合处理技术等关键技术领域取得突破。

摘要： 介绍一种针对高光背景下快速小目标探测的多通道光子符合计数激光测距方法,研制了一套基于7通道单光子探测器的1 064 nm激光测距实验装置。数值仿真得到,该系统测量145 km小目标的探测概率达到85%,并且有效抑制了白天背景噪声。在外场测试中,实现了日光背景下的远距离快速目标激光测距,最远测量了25 km的目标,距离测量精度为0.514 m。提出的多通道符合计数方法,有效地提高测量速率,同时改善系统的抗背景噪声能力,为实现远距离快速运动目标的跟踪提供了一种高灵敏的探测方案。

摘要： 高性能的中长波单光子探测器在红外天文和军事国防领域具有重要的研究价值,也是单光子探测技术领域的研究难点.超导纳米线单光子探测器在近红外波段已经展示出优异的性能,但如何进一步提高器件的探测截止波长λ_(c)是一个受到广泛关注的话题.本文探讨了一种通过超导无序调控辅助提高λ_(c)的方法,设计并制备出工作波段为5-10μm的超导单光子探测器.理论分析表明,增大衡量无序强度的主要评价因子即薄膜方块电阻R_(s),将有利于增大λ_(c),如当纳米线宽保持在30 nm且R_(s)>380Ω/square时,可使得λ_(c)>10μm.实验测得Rs约为320 W/square的Mo_(0.8)Si_(0.2)红外器件在6μm波长上可以获得完全饱和的量子效率.此外,当器件工作在0.9I_(SW)(I_(SW)为纳米线超导转变电流)的偏置电流下时,在10.2μm波长上的量子效率达到53%.

摘要： 2021年11月昆明会议官网:https://b2b.csoe.org.cn/meeting/NDTA2021.html组委会将于2021年11月在昆明市举办“第八届国际新型光电探测技术及其应用研讨会”,深入研讨近年来涌现出的各种新型探测技术,包括微光探测、偏振探测、量子探测、单光子探测技术等,以促进国际和国内新型光电探测技术及相关产业的可持续、健康发展。大会征文已开通,诚挚欢迎国内外相关领域的科研人员、教师、研究生等踊跃投稿。

摘要： 量子信息技术作为一种正在快速发展的军用技术,极大可能改变未来战场局势.将量子信息技术应用到电子战领域,主动发展"量子-电子战"技术,应对量子雷达的颠覆性挑战、全面提升电子战系统能力,是技术演进与产业升级的必然趋势.文章分析了量子信息技术发展现状以及与电子战融合发展的方式,提出发展思路,简要介绍正在开展的量子雷达对抗、微波量子侦察等相关技术研究和认识,并对其可能带来的能力提升进行了评估.

摘要： 为了实现高灵敏度的空间激光通信,并提高传输信道的抗干扰能力,将单光子探测技术和脉冲位置调制技术相结合,采用门控电路与反馈淬灭电路相结合的方式淬灭单光子探测器雪崩,设计了插入帧头法用于脉冲位置调制解调。用现场可编程门阵列进行了脉冲位置调制解调过程的仿真,验证了插入帧头法的有效性与可行性。在此基础上搭建了1 550 nm的脉冲位置调制激光通信实验,同时测试了单光子探测器在不同参数下的性能。结果表明,当探测效率为25%,触发延时为8.00 ns,门宽为5.0 ns,死时间为0.1μs时,单光子探测器性能最佳。最后测试了不同调制速率下单光子探测器的探测灵敏度,结果表明,当通信码速率为1 Mbps时,通信灵敏度为-51.8 dBm;当通信码速率为4 Mbps时,通信灵敏度为-41.0 dBm,实现了高灵敏度的空间激光通信。

摘要： 激光雷达具有高分辨率和测量精度、体积小和数据率高等特点,已经成为地面三维成像和大气探测的主要技术手段之一.微脉冲激光雷达技术可以实现对目标的准连续测量,有效地降低了激光雷达的体积和功耗,对于推动激光雷达在航空航天领域的应用具有重要意义.本文针对微脉冲激光雷达应用的高重复频率亚纳秒激光器进行了综述,对比和讨论了亚纳秒激光器不同产生方式的特点和发展现状,并对亚纳秒激光器的未来发展做了展望.

摘要： 激光三维成像雷达卫星可以弥补光学成像和SAR成像的缺点,具有高测距精度,但受限于卫星平台功率,无法采用传统的成像体制.单光子探测器具有灵敏度高、测距精度高、对激光器能量要求低等优势,可实现星载激光主动成像.分析了基于单光子探测的激光三维成像雷达卫星系统探测概率、系统虚警概率、最大作用距离等系统性能,并对系统的测距精度进行了仿真,结果表明,回波强度和激光脉冲宽度对系统的测距精度具有极大的影响.

摘要： 本文分析了一种工作波长为1 550 nm,利用铌酸锂周期极化波导和硅雪崩二极管构成的升频单光子探测器的性能,给出了应用这种探测器的理想通信系统的结构组成,讨论了升频单光子探测器主要参数:量子效率和暗记数及其与泵浦功率的关系.通过比较得出升频探测器优于传统的InGaAs/InP雪崩二极管单光子探测器,能很好地改善量子通信系统的性能.

摘要： 继广域动态图像、全动态视频和超光谱技术之后,激光雷达(Lidar)成为一种迅速发展并得到实际应用的三维探测技术.美国2003年在ICESat-1卫星上搭载了首个对地观测激光雷达GLAS,6年的在轨观测数据表明,星载Lidar能提供高精度的数据产品;美国机载的高空Lidar运行实验(HALOE)2013年9月采集了阿富汗"受限地理空间"区域的信息,点位精度在0.2m到0.4m之间,再次证明了Lidar在高精度地形测绘中的应用潜力,但是单光束Lidar分辨率有限,很难应用于大面积勘测.本文在对ICESat-1卫星GLAS系统从初级测距波形到激光脚点绝对坐标的转换和数据产品精度作详尽分析,证明其在高精度地形测绘中可以得到重要应用的基础上,对美国未来十年计划发射的ICESat-2和Lidar Surface Topography(LIST)卫星拟搭载的多波束、单光子Lidar工作模式和工作特点进行深入研究,基于单光子回波理论模型计算了Lidar的系统参数,分析了两种不同的单光子探测模式下激光Lidar的信号处理方法,为我国发展多波束星载激光三维成像系统,并用于高精度的地形测绘提供参考.

摘要： 本文介绍了光度学和光辐射计量基准的发展和演变。重点介绍光学量子计量相关的问题，包括双光子相关计量技术、单光子探测技术、单光子成像技术。

摘要： 为了降低单光子雪崩二极管探测的寄生脉冲,本文设计了一种应用与自由运行模式的先进被动式淬火电路.同时设计了其测试步骤,测量了该电路的暗计数率和单光子雪崩二极管的寄生脉冲.结果表明这种新的被动淬火电路相对于传统电路有更好的寄生脉冲性能。

摘要： 为了降低单光子雪崩二极管探测的寄生脉冲,本文设计了一种应用与自由运行模式的先进被动式淬火电路.同时设计了其测试步骤,测量了该电路的暗计数率和单光子雪崩二极管的寄生脉冲.结果表明这种新的被动淬火电路相对于传统电路有更好的寄生脉冲性能。

摘要： 为了降低单光子雪崩二极管探测的寄生脉冲,本文设计了一种应用与自由运行模式的先进被动式淬火电路.同时设计了其测试步骤,测量了该电路的暗计数率和单光子雪崩二极管的寄生脉冲.结果表明这种新的被动淬火电路相对于传统电路有更好的寄生脉冲性能。

摘要： 为了降低单光子雪崩二极管探测的寄生脉冲,本文设计了一种应用与自由运行模式的先进被动式淬火电路.同时设计了其测试步骤,测量了该电路的暗计数率和单光子雪崩二极管的寄生脉冲.结果表明这种新的被动淬火电路相对于传统电路有更好的寄生脉冲性能。

摘要： 本发明公开了一种单光子3D激光雷达探测器的光子同步检测电路及方法，包括RS触发器一RSFF_1、RS触发器二RSFF_2、RS触发器三RSFF_3、RS触发器四RSFF_4、判断电路以及触发/复位电路，判断电路由一个电容网络和一个比较器CMP组成。判断电路将雪崩脉冲信号个数同时通过电容网络的充放电过程转化为一定的电压阈值V

摘要： 本发明提供一种单光子探测装置及包括该单光子探测装置的量子通信设备，单光子探测装置包括：壳体；制冷组件，设置在壳体的腔体底部；单光子雪崩光电二极管，安装在制冷组件上；输入光纤，经由壳体的侧壁上的通孔从壳体外向内引入并连接到单光子雪崩光电二极管；封装盖，结合到壳体的顶部开口以将制冷组件和单光子雪崩光电二极管封装到壳体内部，其中，封装盖上形成有第一电路图案和第二电路图案，第一电路图案电连接到单光子雪崩光电二极管并将探测到的光信号传送给数据交互接口，第二电路图案电连接到制冷组件并将经由供电接口获得的电力输送给制冷组件。本发明提供的单光子探测装置能够避免因向外露出接口而开设槽孔从而降低装置气密性的问题。

摘要： 本发明提供一种高时间分辨单光子探测方法及单光子探测系统，解决现有技术中单光子探测器时间分辨精度较低的问题。本发明提取待测光子事件的一维光子信息，并通过将待测光子事件的时间信息转换成空间信息，消除了电子倍增过程的时间弥散对探测器时间分辨的影响，提高了时间测量精度。

摘要： 本发明公开了一种基于超导纳米线单光子探测器的少光子通信接收机，包括低温下的具有光子数分辨能力的串联型超导纳米线单光子探测器、低温放大器以及常温放大器，输入的光信号经所述串联型超导纳米线单光子探测器转化为电信号，所述串联型超导纳米线单光子探测器的输出端通过同轴线在低温工作区下与低温放大器的输入端相连，低温放大器的输出端通过同轴线由低温放大器连接至室温环境，并通过常温放大器传输至外部检测仪器。本发明利用了串联型单光子探测器的光子数分辨能力以及高速恢复时间，提高了光通信的速率，降低了背景光子对通信系统的影响，并通过对接收信号中光子数信息的提取提高纠错码的纠错能力，实现了高速率、远距离下的少光子通信。

摘要： 本申请提供一种单光子探测器及其制作方法、单光子探测器阵列，通过在提供的衬底一侧依次生长多层外延层，包括缓冲层、吸收层、过渡层、电荷层、倍增层、反型层、迁移层、窗口层和欧姆接触层，并通过扩散工艺在欧姆接触层和窗口层内形成弧形扩散区，对衬底上的部分外延层的边缘进行刻蚀以形成台面结构，在衬底背面形成光窗口，并在欧姆接触层上形成P型电极、在衬底背面形成N型电极。本方案中，仅需通过一次扩散处理并结合反型层，即可有效降低扩散区域边缘电场，进而有效抑制边缘击穿问题，且相比现有的需要二次扩散处理或二次生长的方式而言，有效降低了制作工艺的复杂性。

摘要： 本发明公开了一种包括干涉单元的单光子探测装置，所述干涉单元包括：信号分配模块，配置成将输入信号分为第一信号和第二信号；第一信号通路，与所述信号分配模块耦接，配置成接收所述第一信号并传输；第二信号通路，与所述信号分配模块耦接，配置成接收所述第二信号，过滤出预设频率分量的信号并传输；相位偏移模块，设置于所述第一信号通路或所述第二信号通路，配置成使传输信号的相位偏移180°；耦合模块，与所述第一信号通路和所述第二信号通路耦接，配置成接收所述第一信号通路和所述第二信号通路的输出信号，耦合后输出。本发明所提供的单光子探测装置，消除了大量门控干扰信号，对单光子探测装置的探测效率、后脉冲效应、时间分辨率均有明显的优化效果。

摘要： 本发明实施例提供一种单光子探测器及单光子探测方法，沿泵浦光方向依次设置有泵浦源、合束镜、具有扇形周期结构的非线性晶体、滤波片组和单光子探测器；非线性晶体固定在一维电动位移平台上，合束镜用于对泵浦源发射的泵浦光和待测信号光进行合束，使得待测信号光和泵浦光在空间上完全重合，非线性晶体用于对合束后的泵浦光和待测信号光进行和频，以将待测信号光转换为和频光，滤波片组用于过滤和频光，单光子探测器用于探测和频光。本发明实施例能够在室温下实现红外单光子探测，结构简单且成本较低。

摘要： 本发明提供一种高时间分辨单光子探测方法及单光子探测系统，解决现有技术中单光子探测器时间分辨精度较低的问题。本发明提取待测光子事件的一维光子信息，并通过将待测光子事件的时间信息转换成空间信息，消除了电子倍增过程的时间弥散对探测器时间分辨的影响，提高了时间测量精度。

摘要： 本发明提供一种单光子探测装置及包括该单光子探测装置的量子通信设备，单光子探测装置包括：壳体；制冷组件，设置在壳体的腔体底部；单光子雪崩光电二极管，安装在制冷组件上；输入光纤，经由壳体的侧壁上的通孔从壳体外向内引入并连接到单光子雪崩光电二极管；封装盖，结合到壳体的顶部开口以将制冷组件和单光子雪崩光电二极管封装到壳体内部，其中，封装盖上形成有第一电路图案和第二电路图案，第一电路图案电连接到单光子雪崩光电二极管并将探测到的光信号传送给数据交互接口，第二电路图案电连接到制冷组件并将经由供电接口获得的电力输送给制冷组件。本发明提供的单光子探测装置能够避免因向外露出接口而开设槽孔从而降低装置气密性的问题。

摘要： 本实用新型是一种具备光子数分辨能力、低暗计数的单光子探测器，包括包括光学系统模块，偏置电压模块，SiPM探测器模块，制冷模块，信号放大模块，脉冲甄别整形模块，FPGA计数模块，光学系统模块扩大单光子探测器感光面积，SiPM探测器模块是小活性区面积的SiPM具备光子数分辨能力和较低暗计数率，偏置电压模块为单光子探测器提供反向偏置电压，最终实现微弱光信号的探测。本实用新型所述的单光子探测器具有较大感光面积、较低暗记数率以及较高光子数分辨能力的SiPM单光子探测器。