[發(fā)明專利]基于雙光子吸收的寬光譜單光子探測系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN112033528B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧仕杰;李翔;張文濤;苑立波
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44;G01J1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供的是一種基于雙光子吸收的寬光譜單光子探測系統(tǒng)，由光源1、二向色性濾光片2、第一光纖準直器31和第二光纖準直器32、泵浦光源4、第一2×1光纖耦合器51和第二2×1光纖耦合器52、第一光開關(guān)61和第二光開關(guān)62、單光子探測模塊7組成，其中單光子探測模塊7由偏置電壓電路71、單光子雪崩光電二極管72、淬滅讀出電路73和信號處理電路74組成。本發(fā)明可用于高靈敏度、低噪聲、寬光譜的單光子探測，可廣泛應(yīng)用于量子保密通訊，激光雷達測距，光時域反射系統(tǒng)，熒光壽命探測，醫(yī)學成像等領(lǐng)域。

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種基于雙光子吸收的寬光譜單光子探測系統(tǒng)，本發(fā)明可用于量子保密通訊，激光雷達測距，光時域反射系統(tǒng)，熒光壽命探測，醫(yī)學成像的領(lǐng)域。屬于單光子探測技術(shù)領(lǐng)域。

(二)背景技術(shù)

單光子探測是一種極微弱光探測技術(shù)，具有很高的探測靈敏度，能夠探測到最小能量量子-光子，可對單個光子進行計數(shù)，實現(xiàn)對極微弱光信號的探測。根據(jù)光的粒子特性，光由大量的光子組成，光子的能量由光的頻率決定，頻率越高，能量越大。單個光子的能量數(shù)量級在10^-19J，探測到能量如此低的單光子信號，需要采取特殊的光電探測器件。因此單光子探測技術(shù)對探測器的靈敏度要求很高，作為一種新興的探測技術(shù)，單光子雪崩光電二極管(SPAD)具有探測效率高，對磁場敏感度低，體積小，功耗低，驅(qū)動簡單，便于集成的特點，目前在熒光探測，量子保密通訊，激光雷達測距，DNA測序，醫(yī)學三維成像，超靈敏光譜檢測等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用。

光譜范圍是光電探測器件的一個重要參數(shù)，可以定義為可以探測的光譜波長上下限所規(guī)定的區(qū)間，它決定了探測器所能探測光信號的波長范圍。如果光電探測器的光譜范圍不足，會很大程度上限制探測系統(tǒng)的準確性和使用范圍。比如在光譜探測系統(tǒng)(如光譜儀)中，如果探測器的光譜范圍不足，可能會導致探測系統(tǒng)不能檢測超出光譜范圍波段的光信號(有效信號丟失)，導致其不能輸出有效信號，降低了探測系統(tǒng)的準確性和測量范圍；在多光譜激光雷達系統(tǒng)(multi-LiDAR)中，所用探測器的光譜范圍直接決定了激光雷達不同波長的通道數(shù)量，探測器的光譜范圍越寬，激光雷達所探測到的3維信息越豐富。因此，在探測光信號的過程中，為了能夠?qū)⑺綔y光信號的短波和長波部分進行正確轉(zhuǎn)換，提高探測系統(tǒng)的準確性和測量范圍，需要盡可能拓寬光電探測器的光譜范圍。