單光子探測器(SPD)是一種超低噪聲器件，增強(qiáng)的靈敏度使其能夠探測到光的小能量量子——光子。單光子探測器可以對單個光子進(jìn)行探測和計(jì)數(shù)，在許多可獲得的信號強(qiáng)度僅為幾個光子能量級的新興應(yīng)用中，單光子探測器可以一展身手。利用類似于人眼桿狀細(xì)胞的光探測機(jī)理，美國西北大學(xué)和伊利諾斯州大學(xué)的研究小組已經(jīng)開發(fā)出了紅外單光子聚焦載流子增強(qiáng)傳感器(FOCUS)。該裝置有望在生物光子學(xué)、醫(yī)學(xué)影像、非破壞性材料檢查、國土安全與監(jiān)視、視覺與導(dǎo)航、量子成像以及加密系統(tǒng)等方面取得廣泛應(yīng)用。

單光子探測器的主要運(yùn)用：

1.特殊行業(yè)方面

光子，是光的最小能量量子。單光子探測技術(shù)，是近些年剛剛起步的一種新式光電探測技術(shù)，其原理是利用新式光電效應(yīng)，可對入射的單個光子進(jìn)行計(jì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對極微弱目標(biāo)信號的探測。有關(guān)人士認(rèn)為，單光子探測技術(shù)能將現(xiàn)有的機(jī)載光電探測距離從幾十公里提高到幾千公里，勢必帶來機(jī)載目標(biāo)探測系統(tǒng)的變革，很大地改變未來空天的作戰(zhàn)方式。

2.光譜測量

利用單光子探測技術(shù)，可極大提高光譜測量的靈敏度和精確性，靈敏度提高3-4個數(shù)量級，可實(shí)現(xiàn)對微量物質(zhì)成分的光譜分析，使化學(xué)成分檢測和安全檢查等系統(tǒng)達(dá)到超高靈敏度。

3.生物發(fā)光

生物發(fā)光是一種微弱的準(zhǔn)連續(xù)光子輻射現(xiàn)象。利用單光子探測技術(shù)能對生物發(fā)光進(jìn)行有效探測，可用于分析生物體內(nèi)特別體系的功能以及細(xì)胞的代謝或破壞過程，還能有效的推動現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對于腦功能和基因工程的研究。

4.光纖傳感

光纖傳感工作頻帶寬、動態(tài)范圍大、適合遙測遙控、可低損耗傳輸，利用單光子探測技術(shù)可極大地提高光纖傳感的靈敏度和監(jiān)控長度，對輸油管道和海底光纜的安全監(jiān)控、大型建筑的火災(zāi)報(bào)警、海岸線或邊境安全等領(lǐng)域具有重大意義。

審核編輯 黃宇