宽波段光子探测技术及应用研究
单光子探测技术属于弱光探测，在高分辨率光谱测量、生物发光、量子信息等领域有着广泛的应用，精确地掌握单光子探测器的量子效率是确保其良好应用的条件。在单光子探测器定标过程中，传统的方法需要利用标准辐射源或标准探测器作为参考标准，这会导致定标结果不确定度的增加。而基于关联光子的定标方法不依赖任何参考标准和传递链，这为探测器定标提供了新的发展方向。 随着单光子探测器应用领域的拓展，其覆盖波段不断增加，为满足不同波段探测器量子效率定标的需求，研究基于波段可调关联光子源的探测器测量系统意义重大。本文主要研究宽波段光子探测技术及定标应用，设计了基于BBO晶体宽波段关联光子源的量子效率测量系统。解决了BBO晶体参数设计、波段调节系统设计、关联光子光路配置、符合测量系统设计与优化等关键性问题，完成了基于波段可调关联光子源的量子效率测量实验。利用BBO晶体分别制备了波长1550nm和460nm以及1310nm和487nm的关联光子源，获取其参考通道和符合通道的光子数，分析实验数据，计算出待测量探测器在1550nm波长处量子效率为9.28%，与出厂数据在相应波长处偏差为0.72%，合成不确定度为2.92%。测量并计算探测器在1310nm波长处量子效率为11.35%，与出厂数据在相应波长处偏差为0.65%，合成不确定度为2.74%。实验结果与探测器厂家提供的数据具有较好的一致性，验证了该方法的可行性，为进一步研究高精度宽波段量子效率测量系统奠定了基础。 本文还设计了基于PPLN晶体温度调谐方式制备波段可调的高效关联光子源。光源选用波长为532nm的高功率激光，PPLN晶体的极化周期为7.4μm。计算了其温度调谐曲线，在118℃调谐温度下，产生1550nm和810nm的关联光子对。通过搭建的实验系统，获取参考光通道和符合通道的初步测量结果，计算出待定标探测器量子效率为8.9%。另外，与使用BBO晶体的光子源比较，在同一波长位置该关联光子源的符合计数是其4倍左右。说明该系统具有更高的转换效率，为进一步发展高亮度宽波段量子效率测量技术提供了解决方案。
光子探测;波段可调;量子效率测量;相位匹配
沈阳理工大学
硕士
物理电子学
冯瑜
2020
中文
TN361
2020-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）