單光子探測器暗計數(shù)在激光遠距測距的重要性激光測距技術(shù)在民用、軍事等方面均有廣泛應(yīng)用，遠距離測距的需求也日益增加。下圖中給出了超導(dǎo)納米線單光子探測器應(yīng)用于激光測距的基本原理圖。激光器為1064 nm，回波經(jīng)透鏡、光纖耦合至單光子探測器，光路可調(diào)節(jié)耦合過程中存在的損耗。激光發(fā)射同時觸發(fā)計時，單光子探測器響應(yīng)回波光子以及噪聲光子，結(jié)束計時，此周期為1ms。單脈沖回波光子數(shù)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(xué)效率，p為目標(biāo)物反射率。下圖為單光子探測器不同條件下的暗計數(shù)對信噪比（SNR）的影響，橫軸為脈沖積累次數(shù), 縱軸為信噪比,可知，回波率較高時（近 ...

中存儲二進制光子計數(shù)。像素內(nèi)門定義了相對于 20 MHz 外部觸發(fā)信號的時間窗口，其中像素對光子敏感。全全光相機是一種全新的 3D 成像設(shè)備，利用 動量-位置糾纏和光子數(shù)相關(guān)性來提供全光設(shè)備典型的重新聚焦和超快速、免掃描的 3D 成像能力，以及標(biāo) 準(zhǔn)全光相機無法實現(xiàn)的顯著增強的性能:衍射J限分辨率、大焦深和超低噪聲；然而，為了使所 提出的器件的量子優(yōu)勢有效并吸引Z終用戶，需要解決兩個主要挑戰(zhàn)。首先，由于相關(guān)測量需要大量的幀 來提供可接受的信噪比，如果用商業(yè)上可獲得的高分辨率相機來實現(xiàn)，量子全光成像(QPI)將需要幾十秒 到幾分鐘的采集時間。第②，為了檢索 3D 圖像或重新聚焦 2D 圖像，對這 ...

PC中，在高光子計數(shù)率下，由于儀器的死區(qū)時間，大多數(shù)入射光子將無法被測量。這將導(dǎo)致堆積效應(yīng)，即每個激發(fā)脈沖只記錄到達時間較短的光子。光子的損失與較長的到達時間將產(chǎn)生一個不正確的光子直方圖，導(dǎo)致測量的熒光壽命的整體縮短。為了避免這些影響，探測器上的光子計數(shù)較低是可取的，理想情況下<10%的激勵重復(fù)率。因此，通常情況下，時域方法通過多個激勵脈沖檢測一個熒光光子，因此需要多個激勵脈沖來構(gòu)建直方圖如圖1(a)及1(b)。通過光子計數(shù)測量的FLIM的信噪比，(SNR)取決于每個像素(N)檢測到的光子數(shù)量，因此它隨N的平方根而變化。因此，為了改進FLIM的信噪比，光子探測過程重復(fù)數(shù)千次，生成熒光光子 ...

時間相關(guān)單光子計數(shù)）。目前，應(yīng)用zui為廣泛的是TCSPC法，其基本原理是在一個極短的時間窗口內(nèi)精確測量單個光子的到達時間。當(dāng)激光或其他光源激發(fā)樣品時，樣品會發(fā)射熒光光子。這些光子傳播到檢測器，其中每個光子的到達時間都被記錄下來。記錄到達時間的數(shù)據(jù)可以被用來創(chuàng)建熒光壽命的時間衰減曲線，該曲線描述了熒光光子的時間分布。通過分析這些時間分布，可以獲得關(guān)于樣品的信息，如熒光壽命、發(fā)光光譜和熒光量子產(chǎn)率。其基本原理是測量光子到達探測器的時間。當(dāng)一個光子被探測到時，會觸發(fā)一個計數(shù)器，記錄光子到達的時間。通過多次測量并記錄光子到達的時間，可以生成光子到達時間的分布曲線，如圖2所示，從而獲得有關(guān)樣品的信息 ...

向光譜儀或單光子計數(shù)器。泵浦探針時間分辨裝置b)有一個FM(翻轉(zhuǎn)鏡)，可用于在TR(光電二極管)和TRKR(平衡光電二極管)測量之間切換。S是樣本的縮寫。所有的時間分辨測量都是在Quantum Design的OptiCool的測試版中完成的(圖2)。該系統(tǒng)的溫度范圍為1.5 - 350k，磁場達到7t。對于光學(xué)訪問，有七個側(cè)窗和一個頂窗。樣品階段為半徑6厘米，而超導(dǎo)磁體內(nèi)緣之間的空間為9厘米，這為定制件提供了充足的空間(圖2c)。該系統(tǒng)的特性允許多種磁光實驗配置。因此，泵探針測量和TRPL測量使用這個多功能系統(tǒng)進行。可調(diào)諧的76 MHz Ti:Sapphire激光器(700 - 980 nm) ...

光子源偏振糾纏驗證實驗1900年，普朗克為了克服經(jīng)典理論解釋黑體輻射規(guī)律的困難，引入了能量子概念，為量子理論奠下了基石。隨后，愛因斯坦針對光電效應(yīng)實驗與經(jīng)典理論的矛盾，提出了光量子假說，并在固體比熱問題上成功地運用了能量子概念，為量子理論的發(fā)展打開了局面。1913年，玻爾在盧瑟福有核模型的基礎(chǔ)上運用量子化概念，對氫光譜作出了滿意的解釋，使量子論取得了初步勝利。從1900年到1913年，可以稱為量子論的早期。以后，玻爾、索末菲和其他許多物理學(xué)家為發(fā)展量子理論花了很大力氣，卻遇到了嚴(yán)重困難。要從根本上解決問題，只有待于新的思想，那就是“波粒二象性”。光的波粒二象性早在1905年和1916年就已由愛 ...

理的多通道單光子計數(shù)的潛力。因為CMOS技術(shù)支持模塊化、可擴展構(gòu)建，具有大型計數(shù)器和快速電子處理能力，其完全集成了的門控選項，因此SPADs可以達到高定時性能，并且沒有全局計數(shù)限制。直到zui近，兆像素時間分辨SPAD相機的主要問題是采用專用時間戳和光子計數(shù)電路的智能SPAD像素的小型化。下面我們將介紹SPAD技術(shù)的相關(guān)原理。單光子雪崩二極管（SPAD）是熒光相關(guān)光譜（FCS）等單光子計數(shù)應(yīng)用的主要工具。這些探測器可以被視為等效于光電倍增管，光電倍增管將入射光子轉(zhuǎn)換為可以計數(shù)的電脈沖。它們計數(shù)單個光子的能力減少了增益噪聲或電路噪聲的影響。SPAD是在擊穿電壓Vbreak以上工作的光電探測器，即 ...

熒光壽命成像技術(shù)在微塑料識別中的應(yīng)用微塑料問題已成為全qiu關(guān)注的環(huán)境問題，其在多種生態(tài)系統(tǒng)中的累積導(dǎo)致了對野生生物及人類健康的潛在風(fēng)險。熒光壽命成像（FLIM）技術(shù)作為一種先jin的識別手段，在微塑料研究領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。隨著塑料使用量的持續(xù)增長，微塑料的環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重。傳統(tǒng)的微塑料檢測方法往往耗時且效率不高。FLIM技術(shù)提供了一種高效的解決方案，能夠通過分析微塑料的熒光壽命來快速識別和分類這些污染物。FLIM技術(shù)的核心在于使用熒光壽命作為區(qū)分不同物質(zhì)的依據(jù)。熒光壽命是指材料被激光激發(fā)后，發(fā)出熒光持續(xù)的時間。在FLIM設(shè)備中，一個特定波長的激光被用來激發(fā)微塑料樣本。樣本吸收激光 ...

機和更高效的光子計數(shù)系統(tǒng)以及更快速的SPAD探測器，使得FLIM能夠以接近視頻速率捕獲動態(tài)生物過程。2. 數(shù)據(jù)分析的進步：數(shù)據(jù)處理和分析軟件的改進使得從復(fù)雜的FLIM數(shù)據(jù)中提取有用信息變得更加高效和準(zhǔn)確。利用機器學(xué)習(xí)和人工智能算法，可以自動識別和分析FLIM數(shù)據(jù)中的模式，從而為生物學(xué)提問提供更深入的見解。3. 在生物醫(yī)學(xué)研究中的新應(yīng)用：FLIM技術(shù)在監(jiān)測細(xì)胞內(nèi)環(huán)境如pH值、氧氣和鈣離子濃度變化方面的應(yīng)用越來越廣泛。此外，結(jié)合F?rster共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）技術(shù)，F(xiàn)LIM被用于研究蛋白質(zhì)間的相互作用和信號傳導(dǎo)路徑。4. 多模態(tài)成像：FLIM與其他成像技術(shù)如超分辨率成像、多光子成像和光聲成像 ...

基于SPAD單光子相機的LiDAR技術(shù)革新單光子光探測和測距（激光雷達）是在復(fù)雜環(huán)境中進行深度成像的關(guān)鍵技術(shù)。盡管zui近取得了進展，一個開放的挑戰(zhàn)是能夠隔離激光雷達信號從其他假源，包括背景光和干擾信號。本文介紹了一種基于量子糾纏光子對的LiDAR（光探測與測距）技術(shù)，該技術(shù)通過利用時空糾纏光子對及SAPD單光子相機的特性，顯著提高了在復(fù)雜環(huán)境中的探測精度和抗干擾能力。該技術(shù)使用SPAD單光子相機作為探測端，并通過內(nèi)置的時間相關(guān)單光子步進偏移計數(shù)技術(shù)來提高測量時間精度。光源使用了一個基于β-鋇硼酸鹽（BBO）晶體的非線性光學(xué)晶體來產(chǎn)生糾纏光子對。通過精確控制光子對的發(fā)射和接收，以及利用SPAD ...