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SCONTEL超导单光子纳米线探测器(SSPD)使用全封闭的光纤通道作为光源的接入介质。由于纳米线单光子芯片的结构,导致探测效率与光源的偏振态紧密相关。因此使用常见的三环型偏振控制器,用于控制探测器输入端光源的偏振态。该控制器主要应用于单模到保偏光纤的应用、偏振相关损耗的测量、偏振敏感器件的应用、光纤激光器、光纤干涉仪。而在SSPD应用中,就属于偏振敏感器件的应用。在本篇文章中,主要讨论三环型偏振控制器的原理,进而在偏振调试时使探测器达到最优探测效率。三环型偏振控制器主要由三个环路、基座、压盖等组成,覆盖波长范围从500-1600nm。光纤缠绕在一定半径三个光纤圆圈上产生弹光效应,同时改变三个 ...
quTAG是一款时间-数字转换器,它测量电信号并记录相关时间标签。这种时间标签流可以用于各种各样的应用——测量范围从皮秒到几天。通用时间标记方法可用于相关测量(互相关、自相关)、寿命测量(start - stop)以及一次测量中的更多可能性。保存的时间标签流包含重建每次测量和分析所需的所有信息。1、软件安装。从附带的U盘中拷贝Daisy@QUTAG-V1.5.3.exe软件到目标目录下。正常完成软件安装。2、设备连接。将电源线与连接到设备背面110~230V交流接口。使用附带的USB 3.0线缆与PC连接。打开设备,启动Daisy.exe软件。3、切换到Detector Parameter标签 ...
单光子计数器现可分两大类:时间相关单光子计数器和单光子计数器/单光子探测器;前者更多被称作时间相关单光子计数器(TCSPC),更多应用在比较关心单光子对应的时间信息,而其根据分辨率不同、通道数不同又存在差异;后者更多被称为单光子探测器,因为其内部集成有APD可探测单光子,对于要求探测器精度不高的场景,应用更加偏重单光子的数量,这种产品既涵盖了单光子探测器的功能,又集成了单光子计数器的功能。本篇着重介绍后者,单光子计数器/单光子探测器(SPD)。基本框图如下图所示,主要由APD、偏压控制、温度控制、信号采样、信号处理模块、MCU控制器组成。图1 系统框图从上图可看出,其核心部件是APD;当光照射 ...
扫描式荧光寿命成像技术简介一、扫描式荧光寿命成像技术的原理为了更详细地解释扫描式荧光寿命成像技术(FLIM),我们可以从其基本原理着手。FLIM是一种基于荧光寿命差异进行成像的技术,荧光寿命是指荧光分子在激发状态下保持的平均时间长度。这个时间由分子环境、化学组成以及与其他分子的相互作用等因素决定。在FLIM实验中,首先用激光激发样品,然后测量荧光分子返回基态前发射光子的时间。这个时间通常以皮秒到纳秒为单位,对于不同的荧光分子或同一种荧光分子在不同环境中,这个时间是变化的。通过分析这一时间的分布,可以得到荧光分子所处环境的信息。这些信息以颜色编码的形式在图像上显示,从而得到既包含空间分布又含有环 ...
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 ...
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 ...
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) ...
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 ...
是时间相关单光子计数器中的明星产品。这款时间相关单光子计数器,时间精度为1ps,时间抖动最低<2.3 ps,最高可达32个stop通道,每通道最高计数率可达100MHz,并可同步10台设备。更是有不同的型号供挑选,来满足不同的应用需求。https://www.auniontech.com/details-315.html时间相关单光子计数器quTAG的应用软件功能模块不仅有计数,时间符合窗口,直方图模块;还有Detecter Parameters模块可对每个通道进行调节;更有二阶相干性模块以及Life time模块来进行相关研究的数据处理及呈现,如下图:并且所有 quTAG都含有软件包, ...
。时间相关单光子计数器以SPAD和激光的信号作为输入,并将光子时间戳流输出到计算机。实验结果:附录:1、体积反照率模型将三维场景坐标用(x,y,z)标记,可见曲面用(x',y',z=0)标记(见图1)。常见的瞬态成像模型是共焦体积反照率模型ρ代表在有限场景空间Ω上的三维反照率体积。δ(·)将光的往返飞行时间和场景(x,y,z)与感知位置(x',y',z=0)之间距离的2倍联系起来,c是光速。1/r4=(2/tc)4表示由于距离引起的辐照度衰减。将模型(1)离散化,沿着x-,y-,z-轴分别用N,N,M个点采样有限Ω空间。瞬态τ已经被(2/tc)4预缩放。使用矩阵 ...
很多时候,原厂提供的软件并不能针对性的满足客户的应用需求。每种产品客户需要的基本功能相同,但客户往往需要对于产品采集到的信息进行私有化地定制处理。这时候就需要进行适当地编程,即二次开发的工作。本文就如何初步进行二次开发及其常见问题,给出了基于Python和LabView两门语言的简单介绍。首先,我们需要的基本工作有三方面,其一是开发环境的安装配置。其二是原厂提供的开发包及一些帮助说明文档。最后是针对性的编程。一. 编程开发环境的安装配置利用浏览器搜索Pycharm或者直接搜索网址www.jetbrains.com/pycharm下载社区免费版,下载完成后一键傻瓜式安装即可。打开PyCharm, ...
在之前众多的文章中,我们从探测器的整体使用、单个控制模块、脉冲整形模块、新旧版控制器等许多方面介绍了SSPD,相信大家对这款探测器比较熟悉了。这篇文章中,将更加深入的了解这款探测器。探测器主要有以下几部分组成:探测器腔体、压缩机、偏置电流控制器、氦气管。其中探测器腔体主要有:外壳、冷头、SSPD芯片以及同轴线缆等部件;偏置电流控制器有新旧两个版本,主要有低噪放大器、偏置电流控制器、显示等部分;纳米芯片安装在探测器腔体中。探测器芯片需要工作在超低状态,使得芯片可以工作在超导态。因此整套系统都是围绕这一点工作;首先为了芯片可以工作在比较好的状态下,需要将腔内的空气排空,达到一定的真空条件;这时候压 ...
之前,在这篇《SCONTEL单光子探测器新版控制器简介》文章中,曾经介绍过新版控制器诸多优势,但是也正是这样的特点,导致脉冲调整方面的不方便。如果想要调整脉冲的输出幅值、脉冲宽度,需要修改板级上的元器件。但是这样的操作风险比较大,这里不做详细探讨。在780nm的sspd来说,其典型的脉冲响应如下图中所示,幅值小于400mV、脉冲宽度只有5ns,对于某些TDC来说,这样的幅值不够,脉冲宽度不够,以至于TDC无法计数。某款TDC的输入参数如下要求的输入信号为TTL信号,最小脉冲宽度为10ns。因此针对这样的应用,脉宽5ns、幅值400mV的信号,该款TDC无法捕获计数。因此有必要对控制器输出的信号 ...
quTAG作为一款性能优异的TCSPC,其时间分辨率可达1ps,最高计数率可达25MHz;但是作为科研、工业使用的仪器,设备自带的PC端操作软件,可满足绝大多数使用场合。对于需要集成在项目系统中,需要使用设备的API接口,将设备控制集成到系统中。基于此,我们以Qt Creator5开发环境搭建测试模板,也可以直接联系我们获取项目模板。1、新建工程模板:Project--->New--->Application(Qt)--->Qt Widgets Application--->Choose,选择项目名称,项目工作路径;再下一步--->下一步--->下一步,这里 ...
TPS_1550_TYPE_II是一款新型的独立的单光子纠缠源,可在室温下产生C波段正交极化的频率纠缠光子源。一对光子是由周期性极化铌酸锂PPLN波导(准相位匹配-QPM)中的自发参数向下转换(SPDC)产生的。TPS_1550_TYPE_II结合了温度调谐PPLN波导晶体和波长稳定的激光源。可以在电脑端通过USB接口控制激光泵浦功率和晶体内部温度,进而调整高精度的相位匹配。单光子纠缠源系统组成部分如下所示,主要分模拟部分和数字部分,其中模拟部分控制PPLN晶体的温度、激光器的输出功率和系统温度控制;数字部分用于模拟部分温度采集控制、LCD显示、以及USB通信等;从上图可以看出泵浦光可以直接在 ...
于APD型单光子计数器使用介绍】【基于APD型单光子计数器系统简介】中,我们有提到基于APD型单光子探测器工作有两种模式:自由模式和门控模式,本篇文章我们着重说明下查看暗计数需要注意的地方。当我们拿到一台新的设备时,可能会比较关注设备实际参数与出厂参数是否一致时,我们可以自行检查该设备暗计数;因为此设备使用起来比较容易,软件界面简洁明了,不存在相对复杂的操作;并且在产品手册中,也多次标注有注意事项和软件使用说明;由于该设备集成有探测器和计数器功能,可以方便的在软件界面上显示探测到的光子数,因此也可以在此界面查看暗计数值。在两种工作模式下,查看暗计数存在较大的差异。在自由模式下,软件界面我们设置 ...
基于VS2012搭建quTAG控制环境quTAG作为一款性能优异的TCSPC,其时间分辨率可达1ps,最高计数率可达25MHz;但是作为科研、工业使用的仪器,设备自带的PC端操作软件,可满足绝大多数使用场合。对于需要集成在项目系统中,需要使用设备的API接口,将设备控制集成到系统中。基于此,我们以Visual Studio 2012开发环境搭建测试模板,也可以直接联系我们获取项目模板。1、新建工程模板;2、确定、保存,新建一个hello world;3、可以在qutools官网或者联系我们下载QUTAG-LIB-WIN64-V1.4.5.zip压缩包,解压后找到inc、lib文件夹。在工程目录 ...
在前面的文章中,我们介绍了超导探测器的基本组成结构。其中,主要有控制器、探测器腔体、压缩机。本篇文章我们主要介绍下新版的控制器。在介绍新版控制器之前,首先简单了解下旧版控制器;控制器见如下图所示,旧版控制器只有两个通道,不支持扩展,出厂后就已经固定好。两个机械旋钮用来调节偏置电流,,灰色LCD显示屏下面三个机械按键用来操作工作模式;两个机械开关控制放大器电源以及温控通道,偏置电流设置、信号输出;从下图中可以看到这种设计只能在现场调制、占用空间大;如果通道不够用只能增加控制器,因此通道空间密度低;新版控制基于ucLinux操作系统,因此在TCP/IP协议支持下,可以轻松实现远程操作,更加方便参数 ...
于APD型单光子计数器系统简介》中,简单介绍了单光子计数器/单光子探测器(SPD)的结构组成以及模块功能。本篇文章主要说明两种工作模式。上篇文章中,我们提到了在二极管两端需要加偏置电压以促使雪崩效应输出信号。这两种模式对于探测不可预测的光子到达非常有用。自由运行模式可以用于粗略测量,门控模式用于更高精度测量。在自由运行模式下,APD连续检测光子。在这种配置中,不需要外部时钟(异步模式)。每次检测到光子,都会发送到一个脉冲,然后在APD上持续一个空载时间(持续时间由用户设置)。 在空载时间内,即使光子仍在撞击APD,APD也不会向外输出信号。空载时间结束后,可以探测光子。在门控模式下,需要外加一 ...
单光子是光的最小能量单元。常见单光子探测器根据光电效应制作而成,这种机制的主要是雪崩二极管,由于其探测效率低、暗计数比较大,限制其应用。而工作于超导态的单光子探测机理在100年以前已经被发现,随着近代微电子、微加工技术的出现,使得超导单光子探测器才成为可能。超导单光子探测器(SSPD)由纳米带隙形式的超薄超导膜组成。为了更高效的探测单光子,该带隙通常被做成曲线型。为了可以产生电脉冲,在超导带加DC电流偏置,形成超导临界态。当窄带隙吸收光子后,形成具有非平衡浓度的准粒子区域。 此时,电流密度超过临界水平,并在纳米带上形成电阻区域。该电阻区域是由于单光子在该位置打破了该点超导态,形成一个热点,热点 ...
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