红外单光子探测新方法与应用-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

位置：立项数据库 > 立项详情页

红外单光子探测新方法与应用

项目名称：红外单光子探测新方法与应用
项目类别：重大项目
批准号：10990101
申请代码：A050506
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2010-01-01-2013-12-31

项目负责人：曾和平
负责人职称：教授
依托单位：华东师范大学
批准年度：2009

中文摘要：

本项目研究主要集中在利用单光子频率上转换探测技术来研究和发展一种基于非线性光学方法的新型辐射探测技术，最终目标是找到一种切实可行的途径来实现红外单光子的高灵敏探测。单光子频率上转换的思想是利用非线性和频的方法将红外单光子信号频率转换到可见光波段，从而利用高性能的可见光单光子探测器实现对红外光信号的高效率探测。本项目将对这种新型辐射探测技术的原理、量子特性、技术实现等方面开展深入研究。发展近红外波段直至中红外波段的单光子高灵敏探测技术。研制高效率高速的近红外单光子探测器，研究频率上转换探测中的量子效应及原理，解决中红外波段频率上转换单光子探测的理论与技术问题，探索并提出解决上转换探测技术中的暗计数、同步泵浦探测，频率模式切换等问题的途径和方法，推动红外单光子频率上转换探测这种新型辐射探测技术的发展。

中文主题词：单光子探测；单光子频率转换；近红外；中红外；

英文摘要：

single-photon detection；frequency conversion；near infrared；middle infrared；

英文主题词： single-photon detection；frequency conversion；near infrared；middle infrared；

结论摘要：

本课题工作围绕年度计划要点稳步开展，在2010-2013年的项目执行期间，我们很好的完成了既定的任务目标，有次序有步骤地稳步推进了本课题的研究内容，并已经取得了一些很好的研究成果，在Appl. Phys. Lett.、Opt. Lett.、Phys. Rev. A、Opt. Express、IEEE J. Sel. Top. QE、IEEE Photon. Tech. Lett.等发表了47篇学术论文。在近红外波段单光子频率上转换探测、单光子高速探测等方面获得重要的实验进展，建立了单光子非线性操控的实验平台，将为项目后续的研究开展提供很好的技术和器件支持。本课题主要研究进展包括 1．在原理机制创新方面，发展完成了一种时-频域匹配的单光子频率上转换红外单光子探测新方法，并且采用频率上转换结合可见光光子数可分辨探测器实现红外光的高灵敏低噪声光子数可分辨探测和近红外波段的少光子超灵敏成像，并将该技术拓展到中红外波段，实现了3.39um波段的单光子上转换探测和成像； 2．在新物理现象探索方面，实验观测到级联非线性频率上/下转换产生紫外/可见波段频率连续可调的关联光子对；同时，实现了一种亚饱和增益模式单光子探测新概念，发现并详细探索了亚饱和单光子探测模式下多光子雪崩增益饱和以及光子数分辨与光生载子时空操控间的关联特性等； 3．在单光子探测方法创新方面，利用光子数可分辨探测器对弱相干光源的光子数分布进行测量，进而利用相干泊松分布的随机特性研制成高速随机数发生器；发展了高速光平衡探测技术、级联自差分平衡技术等新方法，并且采用平衡滤波等新方法研制成高速吉赫兹(GHz)低时间抖动的红外单光子探测仪器； 4．在实验方法探索方面，发展完成基于表面等离子体增强的单光子产生方法，提高单光子产生和收集效率，并详细研究了利用表面等离子体增强效应提高光子数可分辨探测器在长波波段的探测效率，并保持了光子数可分辨特性。 5．在器件创新方面，研制成适合星载通信的单光子探测仪，并且利用单光子时间关联探测实现眼安全波段的红外测距设备的实验演示。

成果综合统计