單光子探測器(SPD)是一種超低噪聲器件，增強的靈敏度使其能夠探測到光的小能量量子——光子。單光子探測器可以對單個光子進行探測和計數，在許多可獲得的信號強度僅為幾個光子能量級的新興應用中，單光子探測器可以一展身手。利用類似于人眼桿狀細胞的光探測機理，美國西北大學和伊利諾斯州大學的研究小組已經開發(fā)出了紅外單光子聚焦載流子增強傳感器(FOCUS)。該裝置有望在生物光子學、醫(yī)學影像、非破壞性材料檢查、國土安全與監(jiān)視、視覺與導航、量子成像以及加密系統(tǒng)等方面取得廣泛應用。

單光子探測器的主要運用：

1.特殊行業(yè)方面

光子，是光的最小能量量子。單光子探測技術，是近些年剛剛起步的一種新式光電探測技術，其原理是利用新式光電效應，可對入射的單個光子進行計數，以實現對極微弱目標信號的探測。有關人士認為，單光子探測技術能將現有的機載光電探測距離從幾十公里提高到幾千公里，勢必帶來機載目標探測系統(tǒng)的變革，很大地改變未來空天的作戰(zhàn)方式。

2.光譜測量

利用單光子探測技術，可極大提高光譜測量的靈敏度和精確性，靈敏度提高3-4個數量級，可實現對微量物質成分的光譜分析，使化學成分檢測和安全檢查等系統(tǒng)達到超高靈敏度。

3.生物發(fā)光

生物發(fā)光是一種微弱的準連續(xù)光子輻射現象。利用單光子探測技術能對生物發(fā)光進行有效探測，可用于分析生物體內特別體系的功能以及細胞的代謝或破壞過程，還能有效的推動現代醫(yī)學對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、動態(tài)范圍大、適合遙測遙控、可低損耗傳輸，利用單光子探測技術可極大地提高光纖傳感的靈敏度和監(jiān)控長度，對輸油管道和海底光纜的安全監(jiān)控、大型建筑的火災報警、海岸線或邊境安全等領域具有重大意義。

審核編輯 黃宇