单光子探测器

一种超低噪声器件

单光子探测器（SPD）是一种超低噪声器件，增强的灵敏度使其能够探测到光的最小能量量子——光子。单光子探测器可以对单个光子进行探测和计数，在许多可获得的信号强度仅为几个光子能量级的新兴应用中，单光子探测器可以一展身手。利用类似于人眼杆状细胞的光探测机理，美国西北大学和伊利诺斯州大学的研究小组已经开发出了红外单光子聚焦载流子增强传感器（FOCUS）。该装置有望在生物光子学、医学影像、非破坏性材料检查、国土安全与监视、军事视觉与导航、量子成像以及加密系统等方面取得广泛应用。

军事方面的用途

光子，是光的最小能量量子。单光子探测技术，是近些年刚刚起步的一种新式光电探测技术，其原理是利用新式光电效应，可对入射的单个光子进行计数，以实现对极微弱目标信号的探测。有关专家认为，单光子探测技术能将现有的机载光电探测距离从几十公里提高到几千公里，势必带来机载目标探测系统的革命，极大地改变未来空天战场的作战方式。

隐身飞机将无处“隐身”。F－22、B－2等飞机高超的隐身性能，几乎使现役雷达和光电探测系统变成“瞎子”。但单光子探测系统极高的探测灵敏度，即使对F－22、B－2这样的隐身飞机，作用距离也可达到几百到几千公里，可在极远距离上发现隐身飞机，使其“无处遁形”。

空战将从“中距”拉向“远距”。配装单光子探测系统的作战飞机，由于对空目标探测距离极远，将使空中作战从中距进一步扩为远距。如：配挂单光子超远程空空导弹，火力攻击距离可达到几百到几千公里之外。空中战争将从传统的几十公里的超视距作战变为间隔几千公里的非接触战争。

“全球感知，全球打击”成为可能。利用空中平台或临近空间平台配装单光子探测系统，构建单光子探测网络，只需几部单光子探测系统就可实现对领空的全域覆盖。在此基础上用地面或空中远程导弹构建空中地面联合火力网，把单光子探测网络作为网络中心战的目标探测网络系统，可对任何位置（地面或空中）发射的导弹进行目标指引，有效攻击全球目标，实现“全球感知，全球打击”。

光谱测量

利用单光子探测技术，可极大提高光谱测量的灵敏度和精确性，灵敏度提高3-4个数量级，可实现对微量物质成分的光谱分析，使化学成分检测和安全检查等系统达到超高灵敏度。

生物发光

生物发光是一种微弱的准连续光子辐射现象。利用单光子探测技术能对生物发光进行有效探测，可用于分析生物体内特别体系的功能以及细胞的代谢或破坏过程，还能有效的推动现代医学对于脑功能和基因工程的研究。

光纤传感

光纤传感工作频带宽、动态范围大、适合遥测遥控、可低损耗传输，利用单光子探测技术可极大地提高光纤传感的灵敏度和监控长度，对输油管道和海底光缆的安全监控、大型建筑的火灾报警、海岸线或边境安全等领域具有重大意义。

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