超导纳米线单光子探测技术介绍

超导纳米线单光子探测技术介绍

发表时间：2014-08-28 点击次数：523

超导纳米线单光子探测技术介绍

单光子探测技术普遍用于通讯、量子信息、荧光和拉曼光谱学等领域，特别是量子信息计数和微光探测技术Z关键的器件之一。目前，可用的单光子探测 器件有：光电倍增管（PMT），工作在盖革模式下的雪崩光电二级管（APD）等。在400至900nm光波段，以硅APD为敏感元件的单光子探测器性能良 好，暗计数小于25cps，量子效率在650nm附近可高达到70%。但由于带隙宽度的限制，硅APD对波长1微米以上的光没有响应。在近红外光波段 （1100~1650nm），目前性能**的是基于铟镓砷（）APD的单光子探测器，其量子效率在1.55μm波长处能达约25%，暗计数约 10^3cps左右。总体而言，不论光电倍增管还是基于APD的单光子探测器，其量子效率、暗计数等性能远不能满足量子信息计数发展的需要，特别是针对所 谓的线性量子计算，对单光子探测器性能要求更高。即使在传统的光纤通信和荧光光谱领域的应用，对单光子探测器的性能提高也非常迫切。可是传统的单光子探测 器的性能已基本达到极限，很难再有本质的提高。

2001年，俄罗斯Scontel公司基于超导纳米线技术研发了超导单光子探测器（SSPD）改变了这一现状。此系统拥有1-6个独立的通道， 它的敏感区域为折叠的条状NbN薄膜。探测波长范围600~1700nm，几乎完全覆盖APD 探测范围；Zda探测效率>30%，已达到传统铟镓砷APD效率水平；暗计数<10/s，死时间<10ns，Zda计数率>200M /s，使它拥有更高的探测速度和精度。这些性能比常规单光子探测器有了质的飞跃。

超导纳米线单光子探测器具备的单光子灵敏度低、低时间抖动，锻恢复时间和无需门电路的优势使它在光子技术前沿领域有着广泛应用：

1.量子密钥分发（QKD）

对于光纤长距离QKD，1550nm波长的高性能探测技术是非常关键的。暗计数直接影响误码率，低暗计数和低时间抖动的SSPD确保光子到达时间可以被极ng确测量。另外QKD系统因为传统探测器存在安全漏洞易遭受到“量子攻击“，也可以使用SSPD防范。

2.光量子计算

量子计算方案对单光子探测技术提出了严格要求，需要探测器具备近似探测效率和光子数分辨能力。随着SSPD性能的稳步提升，SSPD已经开始被应用于量子信息科学（QIS）原理验证试验，检测多光子过程，在这些高难度试验中实现通讯波长的高符合计数。

3.量子光源表征

SSPD结合超快泵浦光源和TCSPC电路，可以用来开展单原子和单分子两类单光子源特性测试。SSPD的低时间抖动和红外敏感性使得我们能够在波长达到2微米的情况下仍能分辨更短的光致发光寿命。SSPD可以被用来发展和表征各种类型的通信波长光子对源。

4.经典太空对地通信

空间对地通信是通信波长低时间抖动探测器的需求的一个重要领域。SSPD可以作为1550nm地面接收器，实现一定激光功率条件下航天探测器到地面的GX数据传输。

5.集成电路检测

半导体工业对CMOS逻辑电路芯片故障的实用化检测和诊断技术也可以使用SSPD。在CMOS器件中，当开关发生时，饱和模式下的FETs会在 导电沟道的夹断区产生一个很强的电场，这使得电子具有很高的能量。电子在损失能量时会发射电子。随着晶体管尺寸的减小，门尺寸也在减小。因此偏置电压也在 减小，导致长波长光子发射，发射光子通常在近红外波段。利用SSPD实现对这些单光子的检测使得半导体产业可以分析CMOS期间的时序参数。

6.分布式光纤温度测试

由于SSPD具有通信波长单光子灵敏度、低暗计数、低时间抖动、无需门电路工作的特性，它可以在光纤传感应用中得到使用。当光脉冲通过光纤时， 由于发生拉曼散射，会散射产生分别比泵浦波长长和短的微弱散射光。SSPD可以检测这种单模光纤中出现的非常微弱的背向散射光信号。通过比较这种不同波长 拉曼信号的强度比值，可以得出温度信息。结合泵浦光脉冲和低时间抖动SSPD以及TCSPC电路提供的定时信息，我们可以获得光纤不同长度位置的温度信 息。

7.飞行时间激光测距

SSPD可以用来提升激光雷达（LIDAR）系统的量程和性能。SSPD还可能在更大范围的大气遥感应用中使用。

产品名称：超导单光子探测器（SSPD）
所属类别：? 探测器/光子计数器 ?单光子计数器
所属品牌：俄罗斯Scontel公司

产品简介：超 导单光子探测器----超低暗噪声，超宽光谱范围，无死时间单光子技术解决方案！ 关键字：超导单光子探测器，SSPD，超导单光子计数器，俄罗斯Scontel公司,SuperconductingNanotechnology，红外 单光子计数器，高灵敏度单光子计数器 俄罗斯Scontel公司(SuperconductingNanotechnology)是世界**的超导单光子探测器制造厂商，以生产超

[详细介绍]

产品名称：纠缠光子对发生器(纠缠光子源)
所属类别：? 探测器/光子计数器 ?单光子计数器
所属品牌：法国Aurea Technology 公司

产品简介：世 界独立的通讯波段高亮度纠缠光子对发生器（EntangledPhotonPairSource）！ 荣获2014CLEO/LaserFocusWorldInnovation honorablementionAward奖产品 关键词：纠缠光子对发生器，纠缠光子源，纠缠光子对，光子纠缠源，密钥分配协 议，Twin_Photon_Source，EntangledPhotonPairSourc

[详细介绍]

产品名称：900 to 1700nm近红外单光子计数器
所属类别：? 探测器/光子计数器 ?单光子计数器
所属品牌：法国Aurea Technology 公司

产品简介：量 子效率可以做到25%，暗噪声达到5.010-6perns，业界Z高水平！ SPD_A近红外单光子计数器（单光子探测器）是一款先进的一体式设计超低噪声单光子计数器，目前世界上灵敏度Z高单光子计数器。SPD_A单光子计数器 的工作波长范围为900~1700nm。能够满足科学和工业应用要求。 我们SPD系列单光子计数器，是把探测器，计数器以及数据采集模块都封装在一个机箱中的一体化设备，体积更加

[详细介绍]

产品名称：900~1700nm双通道（双APD）单光子计数器
所属类别：? 探测器/光子计数器 ?单光子计数器
所属品牌：法国Aurea Technology 公司

产品简介：SPD_A_M2 单光子探测器，是目前世界上**一款双APD近红外单光子探测器(复合单光子计数器)！实现两个APD极ng确相等的量子效率，并可以采用统一内部时钟或外部 时钟。使用更便捷，非常适合在量子密钥分发系统(QKO)等领域使用。 SPD_A系列近红外单光子计数器（单光子探测器）是一款先进的一体式设计超低噪声单光子计数器，目前世界上灵敏度Z高单光子计数器。SPD_A单光子计 数器的工作波长范围

[详细介绍]

产品名称：1000~1350nm近红外单光子计数器
所属类别：? 探测器/光子计数器 ?单光子计数器
所属品牌：法国Aurea Technology 公司

产品简介：SPD_B 近红外单光子计数器（单光子探测器）相较于SPD_A近红外单光子计数器，在1000-1350nm波段拥有更高的量子效率效率。 SPD_B采用高灵敏度密度盖革模式雪崩二极管（Geiger-modeAPD）,量子效率可达30%、并保证了极低的暗噪声和 timing极tter。归功于突出的探测灵敏度和相应速度，SPD_B单光子计数器提供相对近红外光电倍增管更优异的性能。 另外，SPD_B提供

[详细介绍]

产品名称：400~1700nm 时间相关单光子计数器（TCSPC）
所属类别：? 探测器/光子计数器 ?单光子计数器
所属品牌：法国Aurea Technology 公司

产品简介：先 进的一体化时间相关单光子计数器，无需再为时间相关单光子计数器系统搭建而烦恼！ 关键词：时间相关单光子计数器，时间分辨单光子计数器，时间相关光子计数器，时间分辨光子计数器，时间相关单光子探测器，时间相关光子探测 器，TCSPC,TimeCorrelatedSinglePhotonCounting，量子纠缠态符合计数，符合计数 以往科研人员如果需要进行光子级别的时间相关测量，例如量子纠缠态符合记

[详细介绍]

产品名称：OEM型近红外单光子计数器模块
所属类别：? 探测器/光子计数器 ?单光子计数器
所属品牌：法国Aurea Technology 公司

产品简介：SPD_OEM 是一款工业用超高灵敏度近红外单光子计数器。体积只有80x80x120mm3，非常适合集成到各种设备当中。 SPD_OEM单光子计数器的工作波长范围为900~1700nm。能够满足科学和工业应用要求。SPD_OEM单光子计数器使用一款高灵敏度密度盖 革模式雪崩二极管（Geiger-modeAPD）,量子效率高达25%、并保证了极低的暗噪声和timing极tter。 归功于突出的

[详细介绍]

分享到 : 人人网 腾讯微博 新浪微博 搜狐微博 网易微博

?