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基于GM制冷机的自由空间耦合条带单光子探测系统(特邀)
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作者 琚志平 覃俭 +10 位作者 马若岩 蒋燕阳 王敏杰 叶大鹏 徐光照 邢俊杰 肖游 李浩 史经浩 尤立星 吕超林 《光通信研究》 北大核心 2025年第3期19-24,共6页
【目的】文章旨在设计并实现一种基于Gifford-McMahon(GM)制冷机的自由空间耦合超导条带单光子探测(SNSPD)系统,以解决传统光纤耦合方式系统在近/中红外波段和偏振敏感等应用中的局限性,进一步拓展SNSPD的应用场景。【方法】文章重点解... 【目的】文章旨在设计并实现一种基于Gifford-McMahon(GM)制冷机的自由空间耦合超导条带单光子探测(SNSPD)系统,以解决传统光纤耦合方式系统在近/中红外波段和偏振敏感等应用中的局限性,进一步拓展SNSPD的应用场景。【方法】文章重点解决了低振动恒温腔设计、高温区SNSPD器件制备和跨温区滤波光路设计等关键技术问题。其中,低振动恒温器结合气体交换腔和波纹管软连接技术,有效抑制了制冷机的振动传导;SNSPD芯片通过调整优化无序氮化钛铌(NbTiN)薄膜的生长参数,实现了4.2 K温区的高探测效率;跨温区滤波光路采用多种商用滤波片组合和封装盒氧化发黑处理等手段成功抑制了环境杂散光和黑体辐射。【结果】低振动制冷机的最低温可达3.45 K,并可长期稳定在3.75 K,竖直方向的振动幅度峰峰值小于4μm,光学对准效率接近90%;系统探测效率(SDE)在最低温时可达50%,系统暗计数率(DCR)为70 cps。【结论】文章所提系统解决了传统光纤耦合方式系统在特定应用场景中的技术瓶颈,其具备优异的波长普适性、灵活的信号光耦合调谐能力以及出色的偏振保持特性。未来通过优化系统工作温度、器件制备工艺和定制滤波片加工,有望实现更高的SDE和更低的DCR。 展开更多
关键词 自由空间耦合 超导光子探测器 低振动 Gifford-McMahon制冷机
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基于9根相互交错纳米线结构的高速超导纳米线单光子探测器取得重要进展
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《航天器工程》 CSCD 北大核心 2018年第4期138-138,共1页
据科技部网站2018年8月3日报道,在国家重点研发计划“量子调控与量子信息”重点专项项目支持下,中国科学院上海微系统与信息技术研究所尤立星课题组报道了在1550nm的低光子通量极限下,利用9根相互交错的纳米线阵列,实现了70%系统探测效... 据科技部网站2018年8月3日报道,在国家重点研发计划“量子调控与量子信息”重点专项项目支持下,中国科学院上海微系统与信息技术研究所尤立星课题组报道了在1550nm的低光子通量极限下,利用9根相互交错的纳米线阵列,实现了70%系统探测效率(SDE)和200Hz暗计数率的高速SNSPD阵列.该项研究工作将有利于促进SNSPD的发展,使得SNSPD在量子密钥分发和遥感遥测等众多前沿科学和应用领域中扮演重要的角色. 展开更多
关键词 纳米线阵列 光子探测器 交错 线结构 中国科学院 超导 量子密钥分发 量子信息
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单光子探测器研究现状与发展 被引量:12
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作者 霍晓培 杨德振 +2 位作者 喻松林 李丰君 蔡佳一 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期3-11,共9页
单光子探测器的研制是量子光学和量子信息领域的一个重要研究课题。单光子探测器突破了传统探测器只针对振幅进行采样的局限,同时对光波或者光子的偏振、波矢、位相等特性进行探测,具有可保持测量信号完整性、理论量子效率高、工作电压... 单光子探测器的研制是量子光学和量子信息领域的一个重要研究课题。单光子探测器突破了传统探测器只针对振幅进行采样的局限,同时对光波或者光子的偏振、波矢、位相等特性进行探测,具有可保持测量信号完整性、理论量子效率高、工作电压低、探测灵敏度高等优点,同时具有室温单光子探测的潜力。为了深入了解单光子探测器的研究现状和发展前景,本文介绍了单光子探测器的工作机理,总结对比了光电倍增管、雪崩光电二极管等传统单光子探测器以及基于新型二维材料的雪崩光电二极管、超导纳米线单光子探测器等新型单光子光电探测器的优势与不足,并对其发展前景进行了展望。此外还介绍了单光子探测器在量子通信、激光测距和成像等领域的应用。 展开更多
关键词 光子探测 光子测距 量子通信 雪崩光电二极管 超导光子探测器
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基于光子数可分辨探测器的单脉冲光子数检测 被引量:4
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作者 刘剑 黄典 +2 位作者 贺青 王轶文 韦联福 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期58-63,共6页
为了对未知脉冲所含的光子数进行标定,针对不同光子数的光脉冲在超导环境下,微波动态电感探测器(MKID)作用时,测量系统输出的信号差异性,采用平均区间取值法和迭代法分别进行标定,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,MKID能够在低温... 为了对未知脉冲所含的光子数进行标定,针对不同光子数的光脉冲在超导环境下,微波动态电感探测器(MKID)作用时,测量系统输出的信号差异性,采用平均区间取值法和迭代法分别进行标定,并进行了理论分析和实验验证。结果表明,MKID能够在低温测量系统中对未知1550nm单脉冲光的光子数进行识别;经过数据处理后得到平均光子数分别为1.98和1.81;其中平均区间取值法标定光子数过程较为简单,迭代法有待继续探索。这一结果对单脉冲光子数检测是有帮助的。 展开更多
关键词 量子光学 光子数可分辨探测器 微波动态电感光子探测器 光子数标定 超导低温测量系统
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超导单光子探测技术 被引量:7
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作者 张忠祥 韩正甫 +1 位作者 刘云 郭光灿 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2007年第1期1-8,共8页
单光子探测是弱光测量技术的核心,在量子信息、物理、生物、化学和天文学领域具有关键性的作用。传统以光电倍增管或雪崩二极管为基础的单光子探测器的低灵敏度和高暗计数限制了信噪比的提高,低计数率限制了测量速度和动态范围。本文综... 单光子探测是弱光测量技术的核心,在量子信息、物理、生物、化学和天文学领域具有关键性的作用。传统以光电倍增管或雪崩二极管为基础的单光子探测器的低灵敏度和高暗计数限制了信噪比的提高,低计数率限制了测量速度和动态范围。本文综述了以超导材料作为光敏感器件的单光子探测技术,其量子效率、暗计数率和计数率远高于传统的单光子探测器,它们的出现势必给单光子测量相关学科带来巨大影响。 展开更多
关键词 光子探测 转换边界传感器(TES) 超导光子探测器(SSPD)
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单光子探测技术 被引量:28
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作者 吴青林 刘云 +3 位作者 陈巍 韩正甫 王克逸 郭光灿 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2010年第3期296-306,共11页
近年来,以量子密钥分配为代表的各种量子信息技术应用获得了飞速发展,这些应用对单光子探测器的性能提出了非常苛刻的要求,以光电倍增管和雪崩光电二极管为代表的传统单光子探测器件已经无法满足需求。在此背景下,出现了以超导单光子探... 近年来,以量子密钥分配为代表的各种量子信息技术应用获得了飞速发展,这些应用对单光子探测器的性能提出了非常苛刻的要求,以光电倍增管和雪崩光电二极管为代表的传统单光子探测器件已经无法满足需求。在此背景下,出现了以超导单光子探测器为代表的新型低温单光子探测器件,其性能比现有商用单光子探测器有了本质性的提升。本文综述了迄今为止各种类型的单光子探测器,并指出各自在量子信息技术应用中的优势和不足之处以及发展方向。 展开更多
关键词 光子探测 光电倍增管 雪崩光电二极管 超导光子探测器 量子点光子探测器 可见光子计数器
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基于SNSPD与SPAD探测器的激光测距系统的比较研究 被引量:4
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作者 张晓英 贾磊 +4 位作者 朱江 闫夏超 张蜡宝 康琳 吴培亨 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期378-384,共7页
通过实验比较研究了基于SNSPD与SPAD探测器的激光测距系统.实验中,当接收回波端衰减120 d B时,天空光背景可忽略,基于SPAD的激光测距系统探测概率低于0.2%,而基于SNSPD的激光测距系统探测概率达35%;当激光发射频率低于1 k Hz,基于SNSPD... 通过实验比较研究了基于SNSPD与SPAD探测器的激光测距系统.实验中,当接收回波端衰减120 d B时,天空光背景可忽略,基于SPAD的激光测距系统探测概率低于0.2%,而基于SNSPD的激光测距系统探测概率达35%;当激光发射频率低于1 k Hz,基于SNSPD的激光测距系统探测概率比SPAD高60%以上.研究表明:在探测弱信号回波光子时,SNSPD的探测性能远远优于SPAD,其原因是SNSPD具有较低的暗计数和高探测概率.与此同时,在接收端无衰减情况下,天空光背景会带来暗计数,影响测距系统信噪比.通过仿真分析表明,当背景亮度L0高于30 W/(m^2·sr)时,该基于SNSPD的激光测距系统的信噪比低于6,可能影响测距系统稳定探测. 展开更多
关键词 超导纳米线光子探测器 激光测距 光子计数 暗计数 天光背景
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阵列探测技术在激光测距中的应用 被引量:11
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作者 张海涛 李祝莲 +5 位作者 汤儒峰 翟东升 李荣旺 皮晓宇 伏红林 李语强 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期132-139,共8页
高精度的空间碎片观测数据对航天器碰撞预警具有重要意义,激光测距技术是目前空间目标距离测量中精度最高的一种技术,但大多数空间碎片上并未携带角反射器装置,激光测距回波信号较弱。阵列探测技术可以提高回波信号较弱的空间碎片激光... 高精度的空间碎片观测数据对航天器碰撞预警具有重要意义,激光测距技术是目前空间目标距离测量中精度最高的一种技术,但大多数空间碎片上并未携带角反射器装置,激光测距回波信号较弱。阵列探测技术可以提高回波信号较弱的空间碎片激光测距探测成功概率,中国科学院云南天文台2015年开始开展基于阵列探测技术的激光测距试验,2017年成功将阵列超导纳米线单光子探测器和多通道事件计时器等阵列探测技术应用于激光测距试验系统中,分别在2017年3月和2018年3月的激光测距试验中,成功采集2×2和4×4阵列激光测距数据。其中探测到最小目标为轨道高度约1 000 km、大小为雷达截面(Radar Cross Section,RCS) 0.045 m^2的空间碎片;探测到最远目标为斜距约5 000 km、大小为RCS 18.25 m^2的空间碎片。 展开更多
关键词 空间碎片激光测距 阵列探测技术 阵列超导纳米线光子探测器 多通道事件计时器
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SNSPD二十年:回顾与展望 被引量:8
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作者 胡小龙 胡南 +3 位作者 邹锴 孟赟 许亮 冯一帆 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1-37,共37页
21世纪初,GOL’TSMAN等人开启了超导纳米线单光子探测器(SNSPD)这一研究领域。历经整整20年的发展,SNSPD已经成为综合性能优异的单光子探测器,被广泛用于量子与经典的弱光探测。本文从性能指标、器件物理、薄膜材料、器件结构、加工工... 21世纪初,GOL’TSMAN等人开启了超导纳米线单光子探测器(SNSPD)这一研究领域。历经整整20年的发展,SNSPD已经成为综合性能优异的单光子探测器,被广泛用于量子与经典的弱光探测。本文从性能指标、器件物理、薄膜材料、器件结构、加工工艺、光学耦合、信号读出、制冷系统、应用演示等9个方面,回顾了过去20年里SNSPD的重要研究进展;在此基础上,展望和评述了未来可能的研究与发展方向。 展开更多
关键词 量子光学 光子探测 超导纳米线光子探测器 超导纳米条单光子探测器 超导电子器件 量子信息
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