利用光子统计概率测量单分子光子源的信号背景比

理论上研究了基于Hanbury Brown Twiss 探测方式，利用单光子和双光子统计概率P RS(1),PRS(2),直接测量单分子光子源的信号背景比.在研究过程中同时考 虑到单分子布居于暂稳态和探测器量子效率对测量结果的影响.在满足PRS(1)2 PRS(2)-3PRS(2)的条件时，研究给出了一种有效测量信号背景比的方 法SBR=P2RS(1)/2PRS(2).另外，分析讨论了Mandel参数Q 与信号背景比之间的关系. 关键词： 单分子光子源 信号背景比 光子统计 暂稳态 Mandel参数     

基于光子统计测量的单分子判别

基于标准的Hanbury-Brown-Twiss探测方式下，研究了具有Poisson统计背景的实际单分子光子源与理想双分子系统的光子统计特性，通过比较分析二者在具有相同平均光子数n—时的Mandel参数，研究给出一种利用双光子的统计概率P(2)判别单分子的方法为P(2)<12(2-4-2n—)².同时研究了单分子光子源的信号/背景比对分析结果的影响. 关键词： 单分子 Mandel参数 Poisson分布 信号/背景比     

单分子的光学探测

介绍了三能级结构单分子光子源的工作原理,研究了利用Hanbury-Brown-Twiss探测方法,记录两个单光子计数器响应的单分子光子源输出的每一个事件,分析单事件的光子统计概率P（n,n=0,1,2）与Mandel参数.研究结果表明,当信号背景比SBR＞2.41时,P（2）＜（2-√4-2n^-）^2 /2是判别单分子的充分条件,n^-为每个激发周期内探测到的平均光子数。     

单分子光子源光子统计的非平衡探测

研究了在Hanbury Brown Twiss探测方式下，非平衡探测系统对光子统计测量的影响。通过记录2个单光子计数器响应的单分子光子源输出的每一个事件，分析具有泊松统计背景的实际单分子光子源的光子统计特性，讨论并给出了非平衡探测系统的单分子光子源Mandel参数。研究表明：非理想的50／50分束器、非理想的线性传输效率和非理想的探测器都会使单分子光子源Mandel参数的实际测量结果小于平衡系统的Mandel参数，最后给出了单分子光子源Mandel参数的非理想探测的校正表达式。     

光学总论 量子光学

O431.2 2006042803计算机虚拟取样测量单光子=Computer-based virtualsampling for single photon detection[刊,中]/白妙青(山西大学计算中心.山西,太原(030006)) ,肖连团∥光电工程.—2006 ,33(4) .—132-135通过最佳信号噪声比分析,讨论了单分子辐射单光子在具有时间均匀分布背景信号时对同步取样时间的选取。利用理论分析单分子光子源最佳信噪比与取样门的对应关系,应用计算机虚拟取样测量单分子光辐射信号,有效地抑制了背景信号的影响,分析了光场的光子统计分布特性。图5参5(严寒)O431.2 2006042804电子-声子相互作用对柱形量子线中…     

飞秒时间分辨质谱方法研究CF3I光电离动力学

利用飞秒双色泵浦 探测 (pump probe)飞行时间质谱方法研究了CF3 I分子多光子电离动力学 ,所用泵浦光及探测光的中心波长分别为 2 6 5和 398nm .获得了母分子离子CF3 I+ 信号及其碎片离子CF3 + 和I+ 信号的寿命衰减常数分别为 (96± 7)、(198± 13)和 (16 7± 6 )fs.这些离子产生的多光子通道机理不同 :CF3 I来自 (1+2′)跃迁 ,单光子泵浦光与CF3 IA带共振 ;驭光子泵浦光激发CF3 I分子到 5 pπ7sδ(2 Π1/ 2 )里德伯态 ,单光子探测光电离产生的母分子离子解离产生CF3 + ;I+ 来自 (2 +2′)和 (1+1′ +2′)激发过程     

单电子“看见”单光子

假如单光子的波长比 1 μm小很多 ,则单个光子就可以很容易地被光电倍增管探测到 .在光电倍增管里有对光敏感的物质 ,这些物质装在一个真空管里 ,当一个光子打在其上面时 ,可以产生大量的电子 .这种从一个光子到许多电子的转换在可见光至近红外的范围内都工作得很好 ,但是对较长波长的单个光子来说就不那么好了 .Komiyama等报道 〔1〕,用一个单电子晶体管作探测器 ,在测量波长为几百微米的远红外光子时 ,具有极高的灵敏度 ,这样一个探测器不仅对远红外区 (远红外区覆盖了液体或气体分子的振动谱 )的光谱学研究具有非常大的应用价值 ,而且在…     

基于超导纳米线单光子探测器深空激光通信模型及误码率研究

高速深空通信是深空探测的关键技术之一,具备单光子灵敏度的激光通信系统将大大提高现有的深空通信速度.然而,单光子条件下的激光通信不仅需要考虑传输环境的影响,还需要考虑实际单光子探测器性能和光子数量子态的分布.本文在不考虑大气湍流影响的情况下,以光电探测模型为基础,引入超导纳米线单光子探测器(SNSPD)系统的探测效率和暗计数,建立了反应系统差错性能的数学模型,提出了系统误码率的计算公式.先对公式中的光强和激光脉冲重复频率对误码率的影响进行仿真,再通过实验结果验证仿真模型.结果表明,光强对误码率的影响最明显,随着光强从0.01光子/脉冲到1000光子/脉冲的增加,误码率从10~(-1)到10~(-7)量级明显下降;激光脉冲重复频率对误码率的影响受到不同光强的制约,但都随着脉冲重复频率的增加呈下降趋势.与此同时,当增加光强或者提高速度时,误码率高于仿真结果,约在10~(-4)量级,其原因可能是实际通信中调制光信号的消光比不足和光纤引入背景噪声提高了系统暗计数.以上模型和实验结果为进一步开展基于SNSPD的月球-地球、火星-地球等高速深空激光通信奠定了基础.     

计数率和分辨时间对光场统计性质测量的影响——单探测器直接测量的实验分析

利用工作在盖革(Geiger)模式下的单光子探测器(single-photon-counting module, SPCM)，采取单个探测器直接对光子计数的方法，对相干光场及热光场的光子数统计性质进行了测量和分析. 通过改变计数率，调整分辨时间，系统地研究了光场二阶相干度测量值受实验条件的影响. 结果表明，在综合考虑系统中的各种因素对测量影响的情况下，通过选择合适的测试条件，可以利用单个单光子探测器直接探测的方法快速确定一个待测光场的二阶相干度. 实验表明在实测计数率为109 kc/s，分辨时间范围为2⁸ns—2¹²ns的条件下，该系统能很好地揭示相干光场和热光场的光子统计性质. 关键词： 光子统计 单光子探测器 二阶相干度     

门控下InGaAs/InP单光子探测器用于符合测量的时域滤波特性研究

基于砷化镓/磷化铟雪崩光电二极管(InGaAs/InP APD)的半导体单光子探测器因工作在通信波段,且具有体积小、成本低、操作方便等优势,在实用化量子通信技术中发挥了重要作用.为尽可能避免暗计数和后脉冲对单光子探测的影响,InGaAs/InP单光子探测器广泛采用门控技术来快速触发和淬灭雪崩效应,有效门宽通常在纳秒量级.本文研究揭示了门控下单光子探测器可测量的最大符合时间宽度受限于门控脉冲的宽度,理论分析与实验结果良好拟合.该研究表明,门控下InGaAs/InP单光子探测器用于双光子符合测量具有显著的时域滤波特性,限制了其在基于双光子时间关联测量的量子信息技术中的应用.     

光学腔量子电动力学的实验进展

研究受限在微腔中的光场与原子的相互作用可以帮助我们深刻认识原子与光子作用的动力学过程，腔量子电动力学是研究光子与原子相互作用的一种有力工具，强作用腔量子电动力学的研究为量子信息提供了一种实现量子逻辑运算的途径，文章简要介绍该研究领域的背景、现状及发展动态。     

单模,单频连续1.3188μmNd：YAG激光器

报道了单模、单频连续１．３１８８μｍＮｄ：ＹＡＧ激光器的研制，测量了激光输出的方向性，稳定性，激光光谱及输出功率，对实验结果进行了理论分析。     

一种新型的高频半导体量子点单电子泵

除了直流负电压外,还在浅法刻蚀出的GaAs/AlGaAs量子线上的两个金属指形门上分别叠加两个相位相差π的正弦信号,从而对形成量子点的两个势垒作不等幅调制.在无源漏偏压的情况下,通过周期形成的量子点实现了单电子的搬运.由于新的半导体量子点单电子泵不是依赖库仑阻塞效应通过隧穿进行单电子输运,因此,该器件就不会受到固定隧穿时间引起的低工作频率限制.在1.7K温度下,频率达到3GHz仍然可以观测到量子化电流平台,对应的电流值达到0.5nA量级.这种新器件提供了实现高速度、高精度搬运单电子的另一种可能途径. 关键词： 单电子输运 单电子旋转门 单电子泵 量子化电流平台     

单模、单频连续1．3188μmNd∶YAG激光器

报道了单模、单频连续１．３１８８μｍＮｄ∶ＹＡＧ激光器的研制，测量了激光输出的方向性，稳定性，激光光谱及输出功率，对实验结果进行了理论分析。     

电磁超材料中负磁导率对负介电常数的影响

为深入了解电磁超材料中物质间相互作用关系,理论分析了金属导体线阵列宏结构嵌入单负磁导率媒质中时其等效介电常数的变化特性。数值计算和电磁仿真方法相结合,讨论了单负磁导率媒质和单负介电常数媒质的相互作用关系,提出了减小其相互作用的解决方法。仿真结果显示:将金属线阵列直接嵌入到单负磁导率媒质中时,电磁超材料传输特性在整个频段内为传输禁带;将金属线裹附一层绝缘材料后,传输禁带变为传输通带,这表明金属线阵列和单负磁导率媒质之间必须加入一种绝缘材料才能合成双负的电磁超材料。     

15.14MeV/u 136Xe离子引起的单粒子效应

研究了15.14MeV/u ¹³⁶Xe离子在不同批次的32k×8bits静态存储器中所引起的单粒子效应.获得了单粒子翻转和单粒子闭锁截面与入射角度的依赖关系.将单粒子效应截面与灵敏区中沉积的能量相联系,而不是线性能量转移(LET)值.估计了灵敏体积的深度和死层的厚度.     

单分子的荧光特性及其在生物学上的应用

近年来,单分子探测在许多学科领域的研究取得了显著的进展。它为科学家提供了一种新的手段来研究这些领域的前沿课题。光学和光谱技术是单分子探测最常用的方法之一。单个分子的荧光强度的涨落及其荧光的偏振特性是单分子荧光的重要特征,在单分子探测的广泛应用中,人们正是利用这种单个分子的重要特征来研究和推测生物大分子的结构和功能。文章简要介绍了单分子的荧光特点、探测方法及其在生物学中的应用。     

高临界电流密度NbN约瑟夫森结的制备和特性表征

我们开展了高临界电流密度的NbN约瑟夫森结的制备和特性研究.利用直流磁控溅射方法在单晶MgO(100)衬底上外延生长NbN/AlN/NbN三层膜,并使用微加工工艺制备了NbN约瑟夫森隧道结,在液氦温度下对NbN约瑟夫森结的电流-电压特性进行了测量,实验结果表明,NbN约瑟夫森结具有良好的隧穿特性,其临界电流密度J_c为10 kA/cm^2,质量因子大于10,能隙是5.7 mV,这些实验结果为基于NbN结的超导数字电路研究奠定了坚实的基础.     

单光子探测技术

近年来,以量子密钥分配为代表的各种量子信息技术应用获得了飞速发展,这些应用对单光子探测器的性能提出了非常苛刻的要求,以光电倍增管和雪崩光电二极管为代表的传统单光子探测器件已经无法满足需求。在此背景下,出现了以超导单光子探测器为代表的新型低温单光子探测器件,其性能比现有商用单光子探测器有了本质性的提升。本文综述了迄今为止各种类型的单光子探测器,并指出各自在量子信息技术应用中的优势和不足之处以及发展方向。