基于参量下转换的单光子源设计和性能测试
发布时间：2021-11-21 08:51
基于参量下转换效应建立光辐射基准,是近年来高精度光辐射测量基准的发展趋势之一。它利用客观物理效应代替实物标准器,有利于提升基准的可复现性和精度,降低实物标准器在传递过程中引入的累积误差。从传统的实物辐射基准向量子辐射基准的转变,必须实现由光功率P计量向光子计数值N计量的转变。实现这一过程需要解决两个问题,即建立标准传递单光子探测器和制备按需发射的标准单光子源。建立标准传递单光子探测器的前提,是准确测量单光子探测器的绝对量子效率。本文基于参量下转换时间间隔法的理论基础,建立了单光子探测器的量子效率测量装置,分析了死时间、后脉冲、符合丢失因子、计数损耗因子、滤光片带宽匹配等因素对双通道符合计数的影响。利用功率连续可调激光器产生的355nm的激光泵浦非线性BBO晶体,制备波长为603 nm和863 nm的相关光子对。开展了泵浦光与晶体的耦合优化、信号光和空闲光的空间位置定位,以及背景辐射抑制技术研究,采用光谱分离和空间分离技术结合手段,实现了组合截止深度OD≥ 11的背景光抑制光路的设计,降低了残留泵浦光对光子计数值和符合测量的影响。最终实现了信噪比优于45:1,相关光子数率优于107s-1...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１定量遥感部分应用示意图（ａ）气候检测；（ｂ）植被监测；（ｃ）火山预警；（ｄ）爆炸探测??定麵感是在计龍技术支持下，基于遥離获取的地娜射、碰或？＾电磁??
ＤＮ！?ＤＮ２??图１．２基于线性响应的遐感器癌射定标过程示意图??图１．２是基于线性响应假设的遥感器辐射定标过程示意图，Ｉ是遥感器的入瞳辐亮??度值，ＤＮ?（Ｄｉｇｉｔａｌ?Ｎｕｍｂｅｒ）是遥感器输出的数字信号或者模拟信号值。／是由辐射定标??所反演的辐亮度定标系数，／〇是遥感器的暗噪声所对应的辐亮度值。通过比较遥感器输??出ＺＷ值与输入福射绝对值（辐亮度Ｌ、辐照度￡和辐射功率Ｐ等），最终建立输出值??与输入值对应的函数关系［４Ｈ８］。??通过福射定标，１）能够保证空间遥感器从预研阶段到在轨工作阶段全过程的应用精??度需求和技术指标要求；２）含的多定量地校正空间遥感器在空间的衰变清况，并由此提高??遥感数据的精度和测量结果的真实性；３）能够统一空间遥感器的辐射标准，使得不同时??空条件下获得的遥感信息能够相互比对、融合，规范空基测量数据的标准和质量１??辐射定标財的紐推动着遥感技术的进步
技术和低温辐射计的发展，基于标准探测器的定标方法比基于标准辐射源的方法具有更??短的传递链路和更高的定标精度，基于标准探测器的定标方法逐渐代替了基于标准辐射??源的定标方法。其标准传递链如图１．４［１６１。??不０．０Ｍ．０５％?低温辐射计??确??｜?＿％?标准传递探测器??度??雲ｏ．ｍ次级黑体、标准灯、积分球、漫射板等??升??高〇．＃／？用户级遥感光幢测量设备??图１．４基于低温辖射计的标准传递链??１．Ｕ剛定标方法的局限性??基于标准辐射源和基于标准探测器的辐射定标方法是目前光学遥感领域最为广泛应??用的两种定标方法。基于标准探测器福射定标方法具有精度高、稳定性好、结构紧凑、??低功耗、易于与工程接口等优点，在现代定量化遥感中发挥了关键作用。从较长的一段??时间来看，这两种定标方法将相互依存。虽然上述两种标准２０年来经历了多种形式的优??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]单光子源及在量子信息领域的应用[J]. 段兆晨,李金朋,何玉明. 低温物理学报. 2018(05)
[2]基于“河长制”下无人机遥感技术的应用探讨[J]. 林顺海,陈峰,赵国庆,张鹏. 浙江水利科技. 2017(04)
[3]基于PPLN晶体的高通量相关光子制备[J]. 盛文阳,李健军,夏茂鹏,郑小兵,闫静. 大气与环境光学学报. 2017(04)
[4]单光子计数探测系统的线性性能研究[J]. 彭如意,王天放,贾楠,李宇嘉,付利平. 光学技术. 2017(02)
[5]共线和非共线模式下单光子探测器定标比对实验研究[J]. 郭园园,高冬阳,胡友勃,李健军,郑小兵,闫静. 光子学报. 2017(02)
[6]从黑体辐射标准到量子坎德拉[J]. 李同保. 光源与照明. 2016(04)
[7]基于掺铒光纤的单光子源[J]. 许凯丽,刘山亮,孟倩. 光通信技术. 2016(11)
[8]Ⅰ类自发参量下转换相关光子圆环的时间相关特性研究[J]. 刘岩,李健军,高冬阳,翟文超,胡友勃,郭园园,夏茂鹏,郑小兵. 物理学报. 2016(19)
[9]双通道自校准光谱辐射源光电探测效率的定标[J]. 高冬阳,胡友勃,刘岩,郭园园,夏茂鹏,李健军,郑小兵. 光学学报. 2016(11)
[10]I类自发参量下转换光谱圆环空间分布[J]. 高冬阳,胡友勃,刘岩,夏茂鹏,庞伟伟,李健军,郑小兵. 光子学报. 2016(03)
硕士论文
[1]常温单光子源的制备与测试[D]. 张革.北京交通大学 2015
[2]量子通信中单光子源特性的研究[D]. 唐少杰.北京邮电大学 2011
本文编号：3509180
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１定量遥感部分应用示意图（ａ）气候检测；（ｂ）植被监测；（ｃ）火山预警；（ｄ）爆炸探测??定麵感是在计龍技术支持下，基于遥離获取的地娜射、碰或？＾电磁??
ＤＮ！?ＤＮ２??图１．２基于线性响应的遐感器癌射定标过程示意图??图１．２是基于线性响应假设的遥感器辐射定标过程示意图，Ｉ是遥感器的入瞳辐亮??度值，ＤＮ?（Ｄｉｇｉｔａｌ?Ｎｕｍｂｅｒ）是遥感器输出的数字信号或者模拟信号值。／是由辐射定标??所反演的辐亮度定标系数，／〇是遥感器的暗噪声所对应的辐亮度值。通过比较遥感器输??出ＺＷ值与输入福射绝对值（辐亮度Ｌ、辐照度￡和辐射功率Ｐ等），最终建立输出值??与输入值对应的函数关系［４Ｈ８］。??通过福射定标，１）能够保证空间遥感器从预研阶段到在轨工作阶段全过程的应用精??度需求和技术指标要求；２）含的多定量地校正空间遥感器在空间的衰变清况，并由此提高??遥感数据的精度和测量结果的真实性；３）能够统一空间遥感器的辐射标准，使得不同时??空条件下获得的遥感信息能够相互比对、融合，规范空基测量数据的标准和质量１??辐射定标財的紐推动着遥感技术的进步
技术和低温辐射计的发展，基于标准探测器的定标方法比基于标准辐射源的方法具有更??短的传递链路和更高的定标精度，基于标准探测器的定标方法逐渐代替了基于标准辐射??源的定标方法。其标准传递链如图１．４［１６１。??不０．０Ｍ．０５％?低温辐射计??确??｜?＿％?标准传递探测器??度??雲ｏ．ｍ次级黑体、标准灯、积分球、漫射板等??升??高〇．＃／？用户级遥感光幢测量设备??图１．４基于低温辖射计的标准传递链??１．Ｕ剛定标方法的局限性??基于标准辐射源和基于标准探测器的辐射定标方法是目前光学遥感领域最为广泛应??用的两种定标方法。基于标准探测器福射定标方法具有精度高、稳定性好、结构紧凑、??低功耗、易于与工程接口等优点，在现代定量化遥感中发挥了关键作用。从较长的一段??时间来看，这两种定标方法将相互依存。虽然上述两种标准２０年来经历了多种形式的优??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]单光子源及在量子信息领域的应用[J]. 段兆晨,李金朋,何玉明. 低温物理学报. 2018(05)
[2]基于“河长制”下无人机遥感技术的应用探讨[J]. 林顺海,陈峰,赵国庆,张鹏. 浙江水利科技. 2017(04)
[3]基于PPLN晶体的高通量相关光子制备[J]. 盛文阳,李健军,夏茂鹏,郑小兵,闫静. 大气与环境光学学报. 2017(04)
[4]单光子计数探测系统的线性性能研究[J]. 彭如意,王天放,贾楠,李宇嘉,付利平. 光学技术. 2017(02)
[5]共线和非共线模式下单光子探测器定标比对实验研究[J]. 郭园园,高冬阳,胡友勃,李健军,郑小兵,闫静. 光子学报. 2017(02)
[6]从黑体辐射标准到量子坎德拉[J]. 李同保. 光源与照明. 2016(04)
[7]基于掺铒光纤的单光子源[J]. 许凯丽,刘山亮,孟倩. 光通信技术. 2016(11)
[8]Ⅰ类自发参量下转换相关光子圆环的时间相关特性研究[J]. 刘岩,李健军,高冬阳,翟文超,胡友勃,郭园园,夏茂鹏,郑小兵. 物理学报. 2016(19)
[9]双通道自校准光谱辐射源光电探测效率的定标[J]. 高冬阳,胡友勃,刘岩,郭园园,夏茂鹏,李健军,郑小兵. 光学学报. 2016(11)
[10]I类自发参量下转换光谱圆环空间分布[J]. 高冬阳,胡友勃,刘岩,夏茂鹏,庞伟伟,李健军,郑小兵. 光子学报. 2016(03)
硕士论文
[1]常温单光子源的制备与测试[D]. 张革.北京交通大学 2015
[2]量子通信中单光子源特性的研究[D]. 唐少杰.北京邮电大学 2011
本文编号：3509180
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