單光子探測(cè)器(SPD)是一種超低噪聲器件，增強(qiáng)的靈敏度使其能夠探測(cè)到光的小能量量子——光子。單光子探測(cè)器可以對(duì)單個(gè)光子進(jìn)行探測(cè)和計(jì)數(shù)，在許多可獲得的信號(hào)強(qiáng)度僅為幾個(gè)光子能量級(jí)的新興應(yīng)用中，單光子探測(cè)器可以一展身手。利用類(lèi)似于人眼桿狀細(xì)胞的光探測(cè)機(jī)理，美國(guó)西北大學(xué)和伊利諾斯州大學(xué)的研究小組已經(jīng)開(kāi)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(guó)土安全與監(jiān)視、視覺(jué)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(cè)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(cè)技術(shù)，是近些年剛剛起步的一種新式光電探測(cè)技術(shù)，其原理是利用新式光電效應(yīng)，可對(duì)入射的單個(gè)光子進(jìn)行計(jì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)極微弱目標(biāo)信號(hào)的探測(cè)。有關(guān)人士認(rèn)為，單光子探測(cè)技術(shù)能將現(xiàn)有的機(jī)載光電探測(cè)距離從幾十公里提高到幾千公里，勢(shì)必帶來(lái)機(jī)載目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)的變革，很大地改變未來(lái)空天的作戰(zhàn)方式。

2.光譜測(cè)量

利用單光子探測(cè)技術(shù)，可極大提高光譜測(cè)量的靈敏度和精確性，靈敏度提高3-4個(gè)數(shù)量級(jí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)微量物質(zhì)成分的光譜分析，使化學(xué)成分檢測(cè)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(cè)技術(shù)能對(duì)生物發(fā)光進(jìn)行有效探測(cè)，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(guò)程，還能有效的推動(dòng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)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(dòng)態(tài)范圍大、適合遙測(cè)遙控、可低損耗傳輸，利用單光子探測(cè)技術(shù)可極大地提高光纖傳感的靈敏度和監(jiān)控長(zhǎng)度，對(duì)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(xiàn)或邊境安全等領(lǐng)域具有重大意義。

審核編輯 黃宇