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單光子探測器

單光子探測技術在高分辨率的光譜測量、非破壞性物質分析、高速現象檢測、精密分析、大氣測污、生物發光、高能物理、天文測光、光時域反射、量子密鑰分發系統等領域有著廣泛的應用。

單光子探測領域的研究已經取得了很大的成就，但這還是不能夠滿足人們對高科技領域探索的需求。人們對單光子探測器將主要從兩個方面去研究，一方面，研制和開發有高靈敏度新型結構的光探測器，另一方面，研究和改進探測器的外圍控制驅動技術，利用現有的探測器進行單光子探測。

單光子探測器的現狀及其發展

對于可見光探測，光電倍增管有很好的響應度，暗電流也非常小，很早就用于單光子計數，現在技術已經比較成熟，市場上也有了不少類似的產品。然而隨著人們對紅.外光研究的不斷深入，特別是近年來通信技術、密碼術的研究不斷引起各國的重視，對紅外通信波段（850nm、1310nm和1550nm)單光子探測器的研究也就顯得尤為迫切。然而，在這個波段光電倍增管卻顯得無能為力，即使是很好的紅外光陰極-Si陰板，光譜響應到1050nm就已經截止了，僅這一點就排除了它在紅外通信波段的應用。即便在850nm波段，考慮到光電倍增管工作電壓很高和使用維護的復雜程度，在實際應用中人們還是選用Si-APD雪崩光電二極管?，F在對Si的研究已經趨于成熟，Si一APD 也已經有了比較好的制造工藝。國外已經有公司開發出了專門針對850nm單光子探測的商用Si-APD。而在1310nm和1550nm波段，Si-APD已經不能用丁進行單光子探測了，因此在這兩個波段一般選用InGaAs-APD，但由丁制造工藝的問題，目前還沒有專門針對單光子探測的InGaAs-APD。國外對這兩個波段的單光子探測的報道，一般都是關于利用現有針對光纖通信的商用APD，通過優化外圍驅動電路，改善工作環境，使其達到單光子探測的目的。目前，國內也已經有了不少科研院所正在對這兩個波段的單光子探測器進行研究，為實現密鑰分發技術（QKD）的實用化而做準備。

單光子探測器是一種超靈敏的光電轉換器件,可以檢測光的微小能量單位-即單個光子。單光子探測器在微弱熒光檢測、天文觀測、量子通信、遙感等研究領域發揮著重要作用。但是,由于白光背景干擾,使得傳統的單光子探測器極易發生飽和甚至損壞。并且,強背景光計數使探測系統的信噪比急劇惡化,無法有效甄別信號光子。白光噪聲在激光通信和測繪應用中尤為突出,成為限制單光子探測技術在這些領域廣泛應用的主要技術瓶頸。