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Single Quantum Eos多通道超导纳米线单光子探测器

简介：

Single Quantum Eos多通道超导纳米线单光子探测器是荷兰 Single Quantum 的旗舰产品。它由紧凑型闭环低温恒温器、专用氦气压缩机、光纤耦合超导线探测器SNSPD、电子驱动器和操作软件组成。Single Quantum提供了反应速度快，且灵敏的单光子探测器。

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产品特点

Single Quantum Eos是一个完整的测量系统，包括闭式循环制冷器、氦压缩机、电子驱动器和高达24个高性能光纤耦合SNSPD。标准的Single Quantum Eos通道数目1到24个，每个通道针对特定波长进行了优化，标准波长为800nm、900nm、1064nm、1310nm和1550nm。

主要技术规格

‒ 系统探测效率：SDE>90%

‒ 暗噪声：DCR<1Hz

‒ 时间抖动：timing jitter<15ps

‒ 最大计数率：>80MHz（可定制＞1GHz）

‒ 1～24通道可选

‒ 无后脉冲

‒ 探测范围从紫外到红外

‒ 持续运行时间大于10000小时

产品参数

应用领域

产品应用领域

‒ 双光子量子干涉

‒ 光子反聚束

‒ 环境监测用激光测距

有以下的应用案例，可供大家参考：双光子量子干涉、光子反聚束、环境监测用激光测距。

双光子量子干涉

当两个全同的单光子分别进入50:50分束器的两个输入端，那么他们会从分束器同一输出端输出，这种现象称为洪欧曼德尔效应（量子干涉效应）。在量子光学中，洪欧曼德尔效应用于测试两个单光子的不可区分程度。

在本实验中，来自纳米线量子点的两个先后产生的光子通过光纤干涉仪，非偏振分束器（NPBS）将干涉仪的短路径与长路径光子分开，长路径上的时间延迟与激光器的重复率（20MHz）精确匹配，两个光子在第二个NPBS处发生干涉。长路径的单个光子与随后产生的短路径光子都在保偏光纤中干涉。两个Single Quantum超导探测器测试分束器的输出端口。单光子探测器记录时间轴上的符合事件。

当两个光子所有属性相同并且它们在分束器处具有较好的时间重叠时，符合计数的最小值下降到趋近于零。相反，当两个光子完全可区分时，例如如果偏振旋转90度，则凹陷完全消失。凹陷的精确形状与单光子波包的频谱以及光子的时间重叠和单光子探测器的时间抖动直接相关。

文献参考：

光子反聚束

用于探测光子反聚束的典型实验方案是Hanbury-Brown和Twiss（HBT）干涉仪，该方案由分束器和两个单光子探测器构成; 单光子探测器的输出是时间相关的用于测试符合计数。

在Schweickert等人的工作中，通过使用Single Quantum Eos从量子点样品中测试到具有极高纯度的单光子源。单光子由半导体量子点（QD）双激子产生，双激子通过脉冲双光子激发（TPE）相干激发，方案如上图所示。由于激发能量与双激子（XX）和激子（X）发射的发射能量失谐，因此可以对双激子光子进行光谱滤波并将其入射到HBT干涉仪以做光子统计探测。干涉仪由50/50光纤分束器构成，并将光子输送到Single Quantum Eos系统中的两个超导单光子探测器进行探测。

目前已经成功得到一种超高纯净度的单光子源。右侧显示的反聚束实验得到了g2（0）为7.5×10-5的实验结果，这是在没有任何背景扣除或时间后选择的情况下获得的。正是通过使用具有20ps和30ps的FWHM时间抖动以及<6×10-3Hz和<18×10-3Hz的超低暗计数率的两个超导单光子探测器，才获得了这个结果。对于暗计数和795nm的双激子波长，探测效率远远优于任何类型的雪崩二极管（APD）。

文献参考： .

环境监测用激光测距

众所周知，大气中存在的细小固体颗粒会对人体健康有危害。因此，监测这种颗粒的浓度是非常重要的。激光雷达（LIDAR）技术如线性去极化率（LDR）允许连续监测气溶胶浓度，同时具有高的空间和时间分辨率。

提供的高性能的SNSPD Eos系统用在该实验中并且得到了1.5μm波段的高信噪比，因而能避免使用高脉冲能量激光器。实验中激光重复频率为9.5kHz，脉宽200 ns，空间分辨率30 m。在接收端，设置值为40.3us的时分复用模块用于分离两个正交信号。单个超导纳米线单光子探测器用于测量两个偏振信号。通过使用80mm耦合器将收集的来自大气的反向散射信号耦合到保偏单模光纤中，该耦合器具有47.6μrad的窄视场能抑制来自天空的背景辐射。

中国合肥市城市气溶胶的线性去极化率（LDR），监测时间48小时，空间分辨率为30 m，探测范围为4 km。测得的DLR增加值与中国气象局发布的雾霾预警和额外设置的工作波段为532 nm激光雷达测试结果非常一致。此外，白天在施工建筑物处还检测到严重的局部空气污染。使用1.5μm波长的优点很多。它可用于检测大颗粒，这对于污染环境中的PM10分析非常重要。与可见光相比它能减少天空背景散射从而实现日间测量。另外它还能为电信行业制造高性能光学元件降低成本。

文献参考： .

功能图解

整套超导单光子探测器系统配置图