单光子探测
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单光子探测是近年来发展起来
的一项新兴的探测技术, 和其
他已经发展较为成熟的光电探
测技术相比, 单光子探测的光
可以更为微弱, 可达光子量级
19
(10 J)
水平的能量,
在量子通
讯、天文探测、光学显微、激
光测距及成像等方面开始有了
很重要的应用 。
几种探测方法
❖ 光电倍增管 ❖ 单光子雪崩光电二极管 ❖ 基于频率上转换技术的单光子探测技术 ❖ 超导单光子探测器 ❖ 基于量子点的单光子探测技术 ❖ 可见光子计数器
❖ 在场效应管沟道中制作一层量子点，单光子 被吸收后产生的载流子被量子点捕获后，使 得沟道的电导率发生急剧改变，检测电导率 的变化就可以实现单光子探测。
❖ 在共振隧道二极管中生成量子点，当单光子 被吸收后产生的空穴被量子点捕获后，导致 二极管中隧穿电流发生显著变化，检测隧穿 电流的变化就可以实现单光子探测。
测量参数
❖ 计数率、暗计数、单光子量子效率（探测效 率）、探测效率、时间分辨率、光子数分辨 能力、灵敏度、时间抖动、后脉冲效应、噪 声、死时间、增益、
v 为了降低暗计数率， 工作于240K以下
应上限为1100nm
❖ 噪声大 ❖ 需要大块的非线性晶体 ❖ 波导输入输出损耗大 ❖ 对偏振敏感
❖ 近红外、中红外波段最实用的单光子探测技 术
v 临界温度、跃迁宽度 v 临界电流
超导临界温度跃迁单电子探测器
超导钨膜
NbN超导纳米线单光子探测器
利用半导体材料中的量子点来捕获单光子 被吸收后产生的载流子
微 通 道 板 光 电 倍 增 管
通道光电倍增管 混合结构光电探测器
硅单光子雪崩二极管
VS
v I计n数G率a高As/InP单光子v 雪InG崩aA光s作电吸收二层极，管InP
v 暗计数率低
作倍增层
v 耗尽层较厚
v 响应上限900nm-
v 时间抖动大
1ຫໍສະໝຸດ Baidu00nm
v 需要较高偏置电压 v 禁带宽度大，光谱响
的一项新兴的探测技术, 和其
他已经发展较为成熟的光电探
测技术相比, 单光子探测的光
可以更为微弱, 可达光子量级
19
(10 J)
水平的能量,
在量子通
讯、天文探测、光学显微、激
光测距及成像等方面开始有了
很重要的应用 。
几种探测方法
❖ 光电倍增管 ❖ 单光子雪崩光电二极管 ❖ 基于频率上转换技术的单光子探测技术 ❖ 超导单光子探测器 ❖ 基于量子点的单光子探测技术 ❖ 可见光子计数器
❖ 在场效应管沟道中制作一层量子点，单光子 被吸收后产生的载流子被量子点捕获后，使 得沟道的电导率发生急剧改变，检测电导率 的变化就可以实现单光子探测。
❖ 在共振隧道二极管中生成量子点，当单光子 被吸收后产生的空穴被量子点捕获后，导致 二极管中隧穿电流发生显著变化，检测隧穿 电流的变化就可以实现单光子探测。
测量参数
❖ 计数率、暗计数、单光子量子效率（探测效 率）、探测效率、时间分辨率、光子数分辨 能力、灵敏度、时间抖动、后脉冲效应、噪 声、死时间、增益、
v 为了降低暗计数率， 工作于240K以下
应上限为1100nm
❖ 噪声大 ❖ 需要大块的非线性晶体 ❖ 波导输入输出损耗大 ❖ 对偏振敏感
❖ 近红外、中红外波段最实用的单光子探测技 术
v 临界温度、跃迁宽度 v 临界电流
超导临界温度跃迁单电子探测器
超导钨膜
NbN超导纳米线单光子探测器
利用半导体材料中的量子点来捕获单光子 被吸收后产生的载流子
微 通 道 板 光 电 倍 增 管
通道光电倍增管 混合结构光电探测器
硅单光子雪崩二极管
VS
v I计n数G率a高As/InP单光子v 雪InG崩aA光s作电吸收二层极，管InP
v 暗计数率低
作倍增层
v 耗尽层较厚
v 响应上限900nm-
v 时间抖动大
1ຫໍສະໝຸດ Baidu00nm
v 需要较高偏置电压 v 禁带宽度大，光谱响