单光子探测器暗计数在激光远距测距的重要性

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（近距离），探测器暗计数对SNR的影响可以忽略；回波率较低时（远距离），较大的暗计数会淹没信号，无法进行测距。

暗计数（噪声）是指除了信号光以外，其他误触发引起的计数，包括环境杂散光、电噪声等。环境杂散光可以通过前置滤波片等方法进行人为消除，电噪声这种设备自身的噪声，无法进行人为消除，只能依赖探测器本身性能。因此探测器自身的暗计数以及探测效率直接性的影响了是否能够探测到并有效接收最终光响应脉冲的光子且不会被淹没在噪声中。

2001年俄罗斯莫斯科师范大学 Gol’tsman小组首次利用５ｎｍ厚度的氮化铌（ＮｂＮ）薄膜制成的单根直纳米线条成功实现了从可见光到近红外光子的探测由此开启了SNSPD研究的先河,而后，该小组成立的俄罗斯Scontel公司，二十多年来一直致力于超导纳米线单光子探测器的研究，不断地在技术上取得了新的突破。

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超导纳米线单光子探测器的出现，极大促进了量子信息、光电探测、超导电子学等领域的发展,其性能不断提升并在地月光通信、量子光学实验、激光测距等方面展示出卓越的性能。

SNSPD的强大一面是具有从可见光到中红外的非常宽的光谱工作范围，并且由正常状态到超导态的过渡而获得了前 所 未 有的速度。我们的探测器可以保持长时间的运行，即7×24小时，能够有效的抵抗光学和电功率尖峰的损坏。

俄罗斯Scontel公司最新推出的超高效率超导纳米线单光子探测器，其在全波段内达到高量子效率>90%，暗计数<10cps，同时计数率高达>70MHz，是目前市场上性能优良的超导纳米线单光子探测器的领头羊。我们的超导纳米线单光子探测器可提供最多16通道同时运行，可提供闭环压缩机制冷，不消耗液氦，针对不同应用提供匹配的产品，可多通道同时探测及低成本升级，且可以根据您的不同需求我们不仅有如下图中探测性能的设备，还有多模大面积探测器、超低噪声探测器、光子数分辨探测器供您选择。

对于SNSPD的每一项参数，如果您有非常严格的要求，我们可为您进行定制——探测效率可高达95%、暗计数可低至0.1cps（效率保持80%以上）、死时间低可至2ns，时间抖动可低至20ps，最大计数率可高达300-500M。上海昊量光电设备有限公司是俄罗斯Scontel公司在中国的独家代理公司，对于SNSPD设备有着完善的产品安装/培训/升级全程服务，为您的科研保驾护航！

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基于俄罗斯SCONTEL性能超群的超导纳米线单光子探测器（SSPD），中国科学技术大学光学与光学工程系王双教授（研究员）及其组员以及俄罗斯SCONTEL公司首席技术工程师Pavel和首席技术执行官Alexander，通力合作进行了830公里光纤上的双场量子密钥分配研究（实验模型及文章链接如下图），证明了基于光纤的 QKD 可以实现超过 140 dB的通道损耗和 833.8 km 的距离，为进一步延长传输距离提供了一种可能的方法，并为更大范围的 QKD 网络铺平了道路。

在830公里光纤上的双场量子密钥分配-中科大.pdf

综上，对于超远距离（远距离）的激光测距及其相关研究中，超导纳米线单光子探测器（SNSPD）无疑是最佳选择！它有着极低的暗计数，超高的全波段探测效率，极高的信噪比，当回波率很低时，不会被较大的暗计数淹没掉我们所需的回波信号导致无法进行测距，可以非常清晰的接收到回波信号，是激光测距研究及其相关研究中的不二利器！

昊量光电作为俄罗斯Scontel在中国区域的代理商，负责俄罗斯Scontel在中国的销售、售后与技术支持工作，为国内客户提供稳定优质的产品服务。对于单光子探测器有兴趣或者任何问题，都欢迎通过电话、电子邮件或者微信与我们联系。

审核编辑：汤梓红