单光子探测器暗计数在激光远距测距的重要性激光测距技术在民用、军事等方面均有广泛应用，远距离测距的需求也日益增加。下图中给出了超导纳米线单光子探测器应用于激光测距的基本原理图。激光器为1064 nm，回波经透镜、光纤耦合至单光子探测器，光路可调节耦合过程中存在的损耗。激光发射同时触发计时，单光子探测器响应回波光子以及噪声光子，结束计时，此周期为1ms。单脉冲回波光子数n0。可由式得到：为激光功率峰值，Δt为激光脉冲宽度，D为接收孔径，分别为反射/接收光学效率，p为目标物反射率。下图为单光子探测器不同条件下的暗计数对信噪比（SNR）的影响，横轴为脉冲积累次数, 纵轴为信噪比,可知，回波率较高时（近 ...
中存储二进制光子计数。像素内门定义了相对于 20 MHz 外部触发信号的时间窗口，其中像素对光子敏感。全全光相机是一种全新的 3D 成像设备，利用 动量-位置纠缠和光子数相关性来提供全光设备典型的重新聚焦和超快速、免扫描的 3D 成像能力，以及标 准全光相机无法实现的显著增强的性能:衍射J限分辨率、大焦深和超低噪声；然而，为了使所 提出的器件的量子优势有效并吸引Z终用户，需要解决两个主要挑战。首先，由于相关测量需要大量的帧 来提供可接受的信噪比，如果用商业上可获得的高分辨率相机来实现，量子全光成像(QPI)将需要几十秒 到几分钟的采集时间。第②，为了检索 3D 图像或重新聚焦 2D 图像，对这 ...
PC中，在高光子计数率下，由于仪器的死区时间，大多数入射光子将无法被测量。这将导致堆积效应，即每个激发脉冲只记录到达时间较短的光子。光子的损失与较长的到达时间将产生一个不正确的光子直方图，导致测量的荧光寿命的整体缩短。为了避免这些影响，探测器上的光子计数较低是可取的，理想情况下<10%的激励重复率。因此，通常情况下，时域方法通过多个激励脉冲检测一个荧光光子，因此需要多个激励脉冲来构建直方图如图1(a)及1(b)。通过光子计数测量的FLIM的信噪比，(SNR)取决于每个像素(N)检测到的光子数量，因此它随N的平方根而变化。因此，为了改进FLIM的信噪比，光子探测过程重复数千次，生成荧光光子 ...
时间相关单光子计数）。目前，应用zui为广泛的是TCSPC法，其基本原理是在一个极短的时间窗口内精确测量单个光子的到达时间。当激光或其他光源激发样品时，样品会发射荧光光子。这些光子传播到检测器，其中每个光子的到达时间都被记录下来。记录到达时间的数据可以被用来创建荧光寿命的时间衰减曲线，该曲线描述了荧光光子的时间分布。通过分析这些时间分布，可以获得关于样品的信息，如荧光寿命、发光光谱和荧光量子产率。其基本原理是测量光子到达探测器的时间。当一个光子被探测到时，会触发一个计数器，记录光子到达的时间。通过多次测量并记录光子到达的时间，可以生成光子到达时间的分布曲线，如图2所示，从而获得有关样品的信息 ...
向光谱仪或单光子计数器。泵浦探针时间分辨装置b)有一个FM(翻转镜)，可用于在TR(光电二极管)和TRKR(平衡光电二极管)测量之间切换。S是样本的缩写。所有的时间分辨测量都是在Quantum Design的OptiCool的测试版中完成的(图2)。该系统的温度范围为1.5 - 350k，磁场达到7t。对于光学访问，有七个侧窗和一个顶窗。样品阶段为半径6厘米，而超导磁体内缘之间的空间为9厘米，这为定制件提供了充足的空间(图2c)。该系统的特性允许多种磁光实验配置。因此，泵探针测量和TRPL测量使用这个多功能系统进行。可调谐的76 MHz Ti:Sapphire激光器(700 - 980 nm) ...
光子源偏振纠缠验证实验1900年，普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难，引入了能量子概念，为量子理论奠下了基石。随后，爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾，提出了光量子假说，并在固体比热问题上成功地运用了能量子概念，为量子理论的发展打开了局面。1913年，玻尔在卢瑟福有核模型的基础上运用量子化概念，对氢光谱作出了满意的解释，使量子论取得了初步胜利。从1900年到1913年，可以称为量子论的早期。以后，玻尔、索末菲和其他许多物理学家为发展量子理论花了很大力气，却遇到了严重困难。要从根本上解决问题，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年就已由爱 ...
理的多通道单光子计数的潜力。因为CMOS技术支持模块化、可扩展构建，具有大型计数器和快速电子处理能力，其完全集成了的门控选项，因此SPADs可以达到高定时性能，并且没有全局计数限制。直到zui近，兆像素时间分辨SPAD相机的主要问题是采用专用时间戳和光子计数电路的智能SPAD像素的小型化。下面我们将介绍SPAD技术的相关原理。单光子雪崩二极管（SPAD）是荧光相关光谱（FCS）等单光子计数应用的主要工具。这些探测器可以被视为等效于光电倍增管，光电倍增管将入射光子转换为可以计数的电脉冲。它们计数单个光子的能力减少了增益噪声或电路噪声的影响。SPAD是在击穿电压Vbreak以上工作的光电探测器，即 ...
荧光寿命成像技术在微塑料识别中的应用微塑料问题已成为全qiu关注的环境问题，其在多种生态系统中的累积导致了对野生生物及人类健康的潜在风险。荧光寿命成像（FLIM）技术作为一种先jin的识别手段，在微塑料研究领域显示出巨大的应用潜力。随着塑料使用量的持续增长，微塑料的环境污染问题日益严重。传统的微塑料检测方法往往耗时且效率不高。FLIM技术提供了一种高效的解决方案，能够通过分析微塑料的荧光寿命来快速识别和分类这些污染物。FLIM技术的核心在于使用荧光寿命作为区分不同物质的依据。荧光寿命是指材料被激光激发后，发出荧光持续的时间。在FLIM设备中，一个特定波长的激光被用来激发微塑料样本。样本吸收激光 ...
机和更高效的光子计数系统以及更快速的SPAD探测器，使得FLIM能够以接近视频速率捕获动态生物过程。2. 数据分析的进步：数据处理和分析软件的改进使得从复杂的FLIM数据中提取有用信息变得更加高效和准确。利用机器学习和人工智能算法，可以自动识别和分析FLIM数据中的模式，从而为生物学提问提供更深入的见解。3. 在生物医学研究中的新应用：FLIM技术在监测细胞内环境如pH值、氧气和钙离子浓度变化方面的应用越来越广泛。此外，结合Förster共振能量转移（FRET）技术，FLIM被用于研究蛋白质间的相互作用和信号传导路径。4. 多模态成像：FLIM与其他成像技术如超分辨率成像、多光子成像和光声成像 ...
基于SPAD单光子相机的LiDAR技术革新单光子光探测和测距（激光雷达）是在复杂环境中进行深度成像的关键技术。尽管zui近取得了进展，一个开放的挑战是能够隔离激光雷达信号从其他假源，包括背景光和干扰信号。本文介绍了一种基于量子纠缠光子对的LiDAR（光探测与测距）技术，该技术通过利用时空纠缠光子对及SAPD单光子相机的特性，显著提高了在复杂环境中的探测精度和抗干扰能力。该技术使用SPAD单光子相机作为探测端，并通过内置的时间相关单光子步进偏移计数技术来提高测量时间精度。光源使用了一个基于β-钡硼酸盐（BBO）晶体的非线性光学晶体来产生纠缠光子对。通过精确控制光子对的发射和接收，以及利用SPAD ...
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