引用本文:
李依桐,余建国,李嘉恒,等:上转换单光子探测器的研究及技术进展[J]. 光通信技术,2018,42(3):17-21.
李依桐1,余建国1,李嘉恒1,王任凡2,罗 飚2
(1. 北京邮电大学 电子工程学院,北京 100876; 2. 武汉电信器件有限公司,武汉 430074)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:总结了上转换探测技术的基本原理,对探测器的结构、材料、性能以及前沿应用等方面作了介绍,指出探测器的性能提升、集成化、小型化和非线性材料的多元化等是未来上转换技术发展的新趋势。
关键词:单光子探测;上转换;周期性极化铌酸锂;探测效率;暗计数
中图分类号:TN216 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2018)03-0017-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2018.03.005
0 引言
单光子探测技术是在光探测方面对灵敏度要求最高的探测技术,能够对单个光能量实现有效的感应,具有极限灵敏度的探测能力。其作为一种新型的探测技术,已经成为目前量子光学和量子信息领域一个热点研究课题。常用的单光子探测器多种多样,如光电倍增管(PMT)、单光子雪崩二极管(APD)、超导纳米线单光子探测器(SNSPD)、超导临界温度跃迁光电子探测器(TES)、基于频率上转换(frequency up-conversion)技术的单光子探测器和可见光单光子计数器等。PMT和APD在红外波段探测效率较低,暗计数很高。SNSPD和TES单光子探测器都具有超导结构,在低温环境中才能正常工作,需液氮制冷设备,导致系统体积庞大、成本昂贵。相比之下,上转换单光子探测器不需要制冷设备,易于集成化批量制作,且转换效率较高,在单光子探测领域显示出良好的前景。但是在实际应用中,该探测器还存在着非线性噪声大、波导耦合损耗大和需要大块非线性晶体材料等问题。目前,科学家们在探测系统结构和器件材料的选择等方面不断创新,致力于解决这些问题,进一步提高其性能。
本文将结合国际最新研究成果,从上转换单光子探测技术的基本原理入手,对上转换探测系统进行介绍。
4 结束语
本文介绍了一种基于上转换技术的新型单光子探测器,分析了上转换单光子探测技术的发展进程和实际应用,并总结了目前国际上最新的研究进展,提出了上转换探测技术在结构上趋于集成化、小型化的观点。未来的探测器势必会进一步简化其结构系统,在材料的选择上趋于掺杂化、多元化,可用波段也会不断扩展,从而逐步改善探测器的性能。