單光子探測(cè)器暗計(jì)數(shù)在激光遠(yuǎn)距測(cè)距的重要性激光測(cè)距技術(shù)在民用、軍事等方面均有廣泛應(yīng)用，遠(yuǎn)距離測(cè)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(cè)器應(yīng)用于激光測(cè)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(cè)器，光路可調(diào)節(jié)耦合過(guò)程中存在的損耗。激光發(fā)射同時(shí)觸發(fā)計(jì)時(shí)，單光子探測(cè)器響應(yīng)回波光子以及噪聲光子，結(jié)束計(jì)時(shí)，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(cè)器不同條件下的暗計(jì)數(shù)對(duì)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(shí)（近 ...

中存儲(chǔ)二進(jìn)制光子計(jì)數(shù)。像素內(nèi)門(mén)定義了相對(duì)于 20 MHz 外部觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間窗口，其中像素對(duì)光子敏感。全全光相機(jī)是一種全新的 3D 成像設(shè)備，利用 動(dòng)量-位置糾纏和光子數(shù)相關(guān)性來(lái)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(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的顯著增強(qiáng)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(shì)有效并吸引Z終用戶，需要解決兩個(gè)主要挑戰(zhàn)。首先，由于相關(guān)測(cè)量需要大量的幀 來(lái)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(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，量子全光成像(QPI)將需要幾十秒 到幾分鐘的采集時(shí)間。第②，為了檢索 3D 圖像或重新聚焦 2D 圖像，對(duì)這 ...

PC中，在高光子計(jì)數(shù)率下，由于儀器的死區(qū)時(shí)間，大多數(shù)入射光子將無(wú)法被測(cè)量。這將導(dǎo)致堆積效應(yīng)，即每個(gè)激發(fā)脈沖只記錄到達(dá)時(shí)間較短的光子。光子的損失與較長(zhǎng)的到達(dá)時(shí)間將產(chǎn)生一個(gè)不正確的光子直方圖，導(dǎo)致測(cè)量的熒光壽命的整體縮短。為了避免這些影響，探測(cè)器上的光子計(jì)數(shù)較低是可取的，理想情況下<10%的激勵(lì)重復(fù)率。因此，通常情況下，時(shí)域方法通過(guò)多個(gè)激勵(lì)脈沖檢測(cè)一個(gè)熒光光子，因此需要多個(gè)激勵(lì)脈沖來(lái)構(gòu)建直方圖如圖1(a)及1(b)。通過(guò)光子計(jì)數(shù)測(cè)量的FLIM的信噪比，(SNR)取決于每個(gè)像素(N)檢測(cè)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(jìn)FLIM的信噪比，光子探測(cè)過(guò)程重復(fù)數(shù)千次，生成熒光光子 ...

時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)）。目前，應(yīng)用zui為廣泛的是TCSPC法，其基本原理是在一個(gè)極短的時(shí)間窗口內(nèi)精確測(cè)量單個(gè)光子的到達(dá)時(shí)間。當(dāng)激光或其他光源激發(fā)樣品時(shí)，樣品會(huì)發(fā)射熒光光子。這些光子傳播到檢測(cè)器，其中每個(gè)光子的到達(dá)時(shí)間都被記錄下來(lái)。記錄到達(dá)時(shí)間的數(shù)據(jù)可以被用來(lái)創(chuàng)建熒光壽命的時(shí)間衰減曲線，該曲線描述了熒光光子的時(shí)間分布。通過(guò)分析這些時(shí)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(cè)量光子到達(dá)探測(cè)器的時(shí)間。當(dāng)一個(gè)光子被探測(cè)到時(shí)，會(huì)觸發(fā)一個(gè)計(jì)數(shù)器，記錄光子到達(dá)的時(shí)間。通過(guò)多次測(cè)量并記錄光子到達(dá)的時(shí)間，可以生成光子到達(dá)時(shí)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(jì)數(shù)器。泵浦探針時(shí)間分辨裝置b)有一個(gè)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(cè)量之間切換。S是樣本的縮寫(xiě)。所有的時(shí)間分辨測(cè)量都是在Quantum Design的OptiCool的測(cè)試版中完成的(圖2)。該系統(tǒng)的溫度范圍為1.5 - 350k，磁場(chǎng)達(dá)到7t。對(duì)于光學(xué)訪問(wèn)，有七個(gè)側(cè)窗和一個(gè)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(shí)驗(yàn)配置。因此，泵探針測(cè)量和TRPL測(cè)量使用這個(gè)多功能系統(tǒng)進(jìn)行。可調(diào)諧的76 MHz Ti:Sapphire激光器(700 - 980 nm) ...

光子源偏振糾纏驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)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(ài)因斯坦針對(duì)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)與經(jīng)典理論的矛盾，提出了光量子假說(shuō)，并在固體比熱問(wèn)題上成功地運(yùn)用了能量子概念，為量子理論的發(fā)展打開(kāi)了局面。1913年，玻爾在盧瑟福有核模型的基礎(chǔ)上運(yùn)用量子化概念，對(duì)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(wèn)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(ài) ...

理的多通道單光子計(jì)數(shù)的潛力。因?yàn)镃MOS技術(shù)支持模塊化、可擴(kuò)展構(gòu)建，具有大型計(jì)數(shù)器和快速電子處理能力，其完全集成了的門(mén)控選項(xiàng)，因此SPADs可以達(dá)到高定時(shí)性能，并且沒(méi)有全局計(jì)數(shù)限制。直到zui近，兆像素時(shí)間分辨SPAD相機(jī)的主要問(wèn)題是采用專用時(shí)間戳和光子計(jì)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(jì)數(shù)應(yīng)用的主要工具。這些探測(cè)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(jì)數(shù)的電脈沖。它們計(jì)數(shù)單個(gè)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(cè)器，即 ...

熒光壽命成像技術(shù)在微塑料識(shí)別中的應(yīng)用微塑料問(wèn)題已成為全qiu關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題，其在多種生態(tài)系統(tǒng)中的累積導(dǎo)致了對(duì)野生生物及人類健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)。熒光壽命成像（FLIM）技術(shù)作為一種先jin的識(shí)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(zhǎng)，微塑料的環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。傳統(tǒng)的微塑料檢測(cè)方法往往耗時(shí)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(guò)分析微塑料的熒光壽命來(lái)快速識(shí)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(shí)間。在FLIM設(shè)備中，一個(gè)特定波長(zhǎng)的激光被用來(lái)激發(fā)微塑料樣本。樣本吸收激光 ...

機(jī)和更高效的光子計(jì)數(shù)系統(tǒng)以及更快速的SPAD探測(cè)器，使得FLIM能夠以接近視頻速率捕獲動(dòng)態(tài)生物過(guò)程。2. 數(shù)據(jù)分析的進(jìn)步：數(shù)據(jù)處理和分析軟件的改進(jìn)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(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能算法，可以自動(dòng)識(shí)別和分析FLIM數(shù)據(jù)中的模式，從而為生物學(xué)提問(wèn)提供更深入的見(jiàn)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(cè)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(lái)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(hào)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(jī)的LiDAR技術(shù)革新單光子光探測(cè)和測(cè)距（激光雷達(dá)）是在復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行深度成像的關(guān)鍵技術(shù)。盡管zui近取得了進(jìn)展，一個(gè)開(kāi)放的挑戰(zhàn)是能夠隔離激光雷達(dá)信號(hào)從其他假源，包括背景光和干擾信號(hào)。本文介紹了一種基于量子糾纏光子對(duì)的LiDAR（光探測(cè)與測(cè)距）技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)利用時(shí)空糾纏光子對(duì)及SAPD單光子相機(jī)的特性，顯著提高了在復(fù)雜環(huán)境中的探測(cè)精度和抗干擾能力。該技術(shù)使用SPAD單光子相機(jī)作為探測(cè)端，并通過(guò)內(nèi)置的時(shí)間相關(guān)單光子步進(jìn)偏移計(jì)數(shù)技術(shù)來(lái)提高測(cè)量時(shí)間精度。光源使用了一個(gè)基于β-鋇硼酸鹽（BBO）晶體的非線性光學(xué)晶體來(lái)產(chǎn)生糾纏光子對(duì)。通過(guò)精確控制光子對(duì)的發(fā)射和接收，以及利用SPAD ...