精度时间相关单光子计数模块TDC技术和TCSPC技术都是用来进行时间测量的技术手段，虽然应用范围大致相同，但是原理却不同。TDC原理如右图所示。来自单光子探测器的光电子信号脉冲和来自激光器的参考脉冲输入到延迟链中。时序逻辑查看延迟链中的数据，识别单光子和及激光脉冲的开始-停止对，并以此方式确定单光子在激光脉冲序列中的时间位置。然后，可以根据这些数据，建立通常的TCSPC/FLIM光子分布。TCSPC技术所基于的原理是：在记录低强度、高重复频率的脉冲信号时，由于光强很低，以至于在一个信号周期内探测到一个光子的概率远远小于1。因此，没有必要考虑在一个信号周期内探测到几个光子的情形。只要记录这些光子 ...

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 ...

处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， ...

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 ...

提供盖革模式单光子计数，皮秒激光源，快速时间关联和光纤传感仪器。此外，AUREA Technology直接或通过其在北美，欧洲和亚洲的专业分销渠道为200多个全球客户提供一流的专业支持。并与客户紧密合作，以应对当今和未来在量子安全，生命科学，纳米技术，汽车，医疗和国防领域的挑战。昊量光电作为法国AUREA公司在中国区域的独家代理商，全权负责法国Aurea公司在中国的销售、售后与技术支持工作。AUREA技术提供了新一代的光学仪器，使科学家和工程师实现卓越的测量结果。奥瑞亚科技与全球的客户和合作伙伴紧密合作，共同应对量子光学、生命科学、纳米技术、化学、生物医学、航空和半导体等行业的当前和未来挑战。 ...

) 时间相关单光子计数 (TCSPC) 测量原理示意图三．实验过程3.1 SwissSPAD2技术概述本文使用的探测器是SwissSPAD2 (SS2)，这是一种高速、大尺寸SPAD成像传感器，时间门集成在同一芯片上。该传感器芯片由512×512像素组成，在这里测试的相机模块中，只有472×256像素被启用。像素间距为16.38μm，相邻像素之间的串扰概率小于0.075%。由于每个像素的数字化特性(一个光子被检测，或没有)，相机捕获二进制图像，理想情况下是没有读出噪声的，使其适合单光子成像。每个像素有一个1位的存储电子器件，整个阵列以最高97.7kfps(每秒千帧)的速度被读取。每255个二进 ...

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 ...

活细胞的“聚光灯”——前沿活细胞成像的案例分享细胞是一切生命的基本单位，构成了各式各样的生命体。因此研究细胞的结构以及内部生命活动过程可以帮助我们更深入地探究生命的奥秘，了解生命体是如何构建和运作的。传统的细胞显微术只能通过观察固定的细胞标本进行推测，但已经失“活”的细胞已经无法反应新陈代谢、信号传导等生命活动，无法反应活细胞的真实情况。因此活细胞显微术越来越受到生命科学研究学者的青睐，能够在细胞仍然活跃并处于正常生理活动的状态下进行观察，帮助科学家更好地研究细胞间的相互作用，以及进行药物研发和筛选等方面的应用。在这里，我们整理了近几年来自Lumencor的白光光源运用于活细胞显微术的前沿研究 ...

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 ...

通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 ...

, 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 ...

SRS相对于自发拉曼与CARS的优点SRS是另一种相干拉曼散射(CRS)过程，其激发条件与共振CARS相同。与自发拉曼散射不同，在自发拉曼散射中，样品被一个激发场照亮，SRS中两个激发场在泵浦频率ωp和斯托克斯频率ωs处重合在样品上。如果激发束的差频Δω = ωp−ωs与焦点内分子的振动频率Ω相匹配，即分子跃迁由于分子跃迁的刺激激发，速率提高。分子居群从基态通过虚态转移到分子的振动激发态(图1A)。这与自发拉曼散射相反，自发拉曼散射从虚态到振动激发态的转变是自发的，导致信号弱得多。图1.受激拉曼散射原理(A) SRS的能量图。泵浦和斯托克斯束的共同作用通过虚态有效地将样品中的分子从基态转移到第 ...

用SPAD512S在3D成像中的应用在从空间成像到生物医学显微镜、安全、工业检查和文化遗产等众多领域，对快速、高分辨率和低噪声3D成像的要求非常高。在这种情况下，传统的全光成像代表了3D成像领域最有前景的技术之一，因为其超高的时间分辨率：3D成像是在30M像素分辨率下每秒7帧的单次拍摄中实现的，对于1M像素分辨率为每秒180帧；无多个传感器，近场需要耗时的扫描或干涉技术。然而常规全光成像导致分辨率损失，这通常是不可接受的。我们打破这种限制的策略包括将一个全新的和基础性的采用上一代硬件和软件解决方案。基本思想是通过使用新型传感器来利用存储在光的相关性中的信息实现一项非常雄心勃勃的任务的测量协议： ...

随着量子科学及技术的快速发展，单光子源已成为光量子信息研究中的关键器件，对量子计算起着至关重要的作用。NANOBASE将反聚束实验与快速拉曼和光致发光成像技术联用，该项技术将给科研工作者更便捷的手段进行与量子计算机等新兴技术密切相关的单光子源研究。单光子源具有独特的量子力学特性，其在量子技术和信息科学中得到了广泛的应用，包括量子计算机开发和密码学技术研究等等。常见的单光子源有金刚石中的氮空位（NV）色心、单个荧光分子、碳纳米管和量子点等。反聚束实验则是鉴别单光子源的重要表征方法。知识拓展”NV（Nitrogen-Vacancy）色心是金刚石中的一种点缺陷。金刚石晶格中一个碳原子缺失形成空位，近 ...

用SPAD 23在共聚焦显微镜中实现波动对比度的超分辨率在过去的 20 年里，远场光学显微镜已经跨越了以阿贝衍射极限为代表的一度难以逾越的分辨率障碍 ，开发多种成功的方法，如受激发射损耗(STED) 、单分子定位方法(PALM 和 STORM) ，结构照明显微术(SIM)和超分辨率光学波动成像(SOFI)，这要归功于图像传感器技术的改进以及单分子光谱学的巨大进步。在这里，我们提出了一种新的显微技术，它利用 SPAD23阵列探测器的超高时间分辨率来测量荧光波动引起的相关性。在 ISM 架构中测量的这种相关性，然后被用作具有高达 4倍增强横向分辨率和增强轴向分辨率的超分辨率图像的对比度。仅用几毫秒 ...

1436Hz纯相位空间光调制器在双光子/钙离子成像中的应用一、引言双光子成像是利用双光子吸收的一种成像技术，双光子吸收是指原子或分子在时间和空间上同时吸收两个光子而跃迁到高能级的现象。因此反应概率远小于一般的单光子吸收，它的几率正比于光强度的平方。神经元钙成像（calcium imaging）技术的原理就是借助钙离子浓度与神经元活动之间的严格对应关系，利用特殊的荧光染料或者蛋白质荧光探针（钙离子指示剂，calcium indicator），将神经元当中的钙离子浓度通过双光子吸收激发的荧光强度表征出来，从而达到检测神经元活动的目的。美国Meadowlark Optics公司专注于模拟寻找纯相位空 ...

Optica:微波-光量子频率转换综述微波和光波段的电磁波是当今信息处理和通信系统中部署最广泛的信号载体。它们还在编码量子信息方面发挥着关键作用。在过去的几十年里，已经开发了各种量子位系统，其中一些利用了光频激发，包括俘获离子 、中性原子 、量子点和固态缺陷 ，以及其他在微波频率下工作的，包括超导量子位(superconducting qubits)和晶体中的自旋（spin in crystal）。其中，超导量子位是最有前途的量子计算平台之一。在超导量子电路中，约瑟夫森效应(Josephon effect)固有的微波频率下的低损耗单光子非线性允许接近纠错阈值的高保真量子操作 。基于该电路量子电 ...

量子图像分类器实现技术背景：量子计算在数据存储和计算能力上都远超经典计算。这是由于量子计算机存储的是量子比特(qubit)，而一个量子比特可以表示量子态|0⟩和|1⟩的叠加，一次运算就可以同时处理两个状态的信息。传统电子计算机则不同，其储存电平的高低，一次只处理一个比特的状态数据。因此，当处理2n比特的数据时，传统计算机需要操作2n次，而量子计算机只需要对n个量子比特进行一次操作即可。量子比特的实现可由两能级原子系统来表示也可由光的不同偏振方向表示(黄一鸣,“量子机器学习算法综述”，2018)。结合量子计算的新型机器学习，量子机器学习近来取得了惊人的进展，其新颖的算法预示着近期量子计算机的有用 ...

博览：2021Optica 时频域中的通用压缩层析术技术背景：在时域和频域中编码量子信息已被证明是可扩展量子信息处理的合适替代方案。这些编码使得人们可以访问高维希尔伯特空间，从而对量子信息提取、密码学和通信任务等有增强作用。此外，此类编码仅占用一种单一的空间模式，因此可以与单模光纤网络直接兼容。然而，具有足够高分辨率的可靠时间测量仍然具有挑战性(特别是在通讯波长下)。量子信息技术一般包括量子计算，量子模拟和量子通信三种。在量子计算中，研究人员通常采用量子态或量子过程作为数学语言来描述所属量子系统的特征。认识一个量子系统的量子态和量子过程等价于可以掌握在此系统中进行任何测量的结果。在量子信息科学 ...