單光子探測器暗計數在激光遠距測距的重要性

激光測距技術在民用、軍事等方面均有廣泛應用，遠距離測距的需求也日益增加。下圖中給出了超導納米線單光子探測器應用于激光測距的基本原理圖。

激光器為1064 nm，回波經透鏡、光纖耦合至單光子探測器，光路可調節耦合過程中存在的損耗。激光發射同時觸發計時，單光子探測器響應回波光子以及噪聲光子，結束計時，此周期為1ms。單脈沖回波光子數n0。可由式得到：

為激光功率峰值，Δt為激光脈沖寬度，D為接收孔徑，

分別為反射/接收光學效率，p為目標物反射率。

下圖為單光子探測器不同條件下的暗計數對信噪比（SNR）的影響，橫軸為脈沖積累次數, 縱軸為信噪比,可知，回波率

較高時（近距離），探測器暗計數對SNR的影響可以忽略；回波率較低時（遠距離），較大的暗計數會淹沒信號，無法進行測距。

暗計數（噪聲）是指除了信號光以外，其他誤觸發引起的計數，包括環境雜散光、電噪聲等。環境雜散光可以通過前置濾波片等方法進行人為消除，電噪聲這種設備自身的噪聲，無法進行人為消除，只能依賴探測器本身性能。因此探測器自身的暗計數以及探測效率直接性的影響了是否能夠探測到并有效接收最終光響應脈沖的光子且不會被淹沒在噪聲中。

2001年俄羅斯莫斯科師范大學 Gol’tsman小組首次利用５ｎｍ厚度的氮化鈮（ＮｂＮ）薄膜制成的單根直納米線條成功實現了從可見光到近紅外光子的探測由此開啟了SNSPD研究的先河,而后，該小組成立的俄羅斯Scontel公司，二十多年來一直致力于超導納米線單光子探測器的研究，不斷地在技術上取得了新的突破。

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超導納米線單光子探測器的出現，極大促進了量子信息、光電探測、超導電子學等領域的發展,其性能不斷提升并在地月光通信、量子光學實驗、激光測距等方面展示出卓越的性能。

SNSPD的強大一面是具有從可見光到中紅外的非常寬的光譜工作范圍，并且由正常狀態到超導態的過渡而獲得了前 所 未 有的速度。我們的探測器可以保持長時間的運行，即7×24小時，能夠有效的抵抗光學和電功率尖峰的損壞。

俄羅斯Scontel公司最新推出的超高效率超導納米線單光子探測器，其在全波段內達到高量子效率>90%，暗計數<10cps，同時計數率高達>70MHz，是目前市場上性能優良的超導納米線單光子探測器的領頭羊。我們的超導納米線單光子探測器可提供最多16通道同時運行，可提供閉環壓縮機制冷，不消耗液氦，針對不同應用提供匹配的產品，可多通道同時探測及低成本升級，且可以根據您的不同需求我們不僅有如下圖中探測性能的設備，還有多模大面積探測器、超低噪聲探測器、光子數分辨探測器供您選擇。

對于SNSPD的每一項參數，如果您有非常嚴格的要求，我們可為您進行定制——探測效率可高達95%、暗計數可低至0.1cps（效率保持80%以上）、死時間低可至2ns，時間抖動可低至20ps，最大計數率可高達300-500M。上海昊量光電設備有限公司是俄羅斯Scontel公司在中國的獨家代理公司，對于SNSPD設備有著完善的產品安裝/培訓/升級全程服務，為您的科研保駕護航！

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基于俄羅斯SCONTEL性能超群的超導納米線單光子探測器（SSPD），中國科學技術大學光學與光學工程系王雙教授（研究員）及其組員以及俄羅斯SCONTEL公司首席技術工程師Pavel和首席技術執行官Alexander，通力合作進行了830公里光纖上的雙場量子密鑰分配研究（實驗模型及文章鏈接如下圖），證明了基于光纖的 QKD 可以實現超過 140 dB的通道損耗和 833.8 km 的距離，為進一步延長傳輸距離提供了一種可能的方法，并為更大范圍的 QKD 網絡鋪平了道路。

在830公里光纖上的雙場量子密鑰分配-中科大.pdf

綜上，對于超遠距離（遠距離）的激光測距及其相關研究中，超導納米線單光子探測器（SNSPD）無疑是最佳選擇！它有著極低的暗計數，超高的全波段探測效率，極高的信噪比，當回波率很低時，不會被較大的暗計數淹沒掉我們所需的回波信號導致無法進行測距，可以非常清晰的接收到回波信號，是激光測距研究及其相關研究中的不二利器！

昊量光電作為俄羅斯Scontel在中國區域的代理商，負責俄羅斯Scontel在中國的銷售、售后與技術支持工作，為國內客戶提供穩定優質的產品服務。對于單光子探測器有興趣或者任何問題，都歡迎通過電話、電子郵件或者微信與我們聯系。

審核編輯：湯梓紅