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我国成功研制出纠缠光子法探测器量子效率绝对定标装置

导读: 由中国计量科学研究院承担的国家“十一五”科技支撑课题“利用相关光子测量技术建立光电探测器量子效率测量装置的研究”近日通过了专家验收。

  由中国计量科学研究院承担的国家“十一五”科技支撑课题“利用相关光子测量技术建立光电探测器量子效率测量装置的研究”近日通过了专家验收。该课题自主研制的缠光子法探测器量子效率绝对定标装置,成功将我国光辐射功率计量的量程能力扩展到了光子水平,为用光子数重新定义国际基本单位之一的“坎德拉(cd)”量值复现研究奠定重要基础。

  课题的研制成功,缩短了我国与国际发达国家之间在实现基于量子物理复现光辐射功率基准研究方面的差距;同时为研究量子信息、生物医学、空天探测器、天文物理、环境科学等领域中涉及到的光子探测技术提供了光子水平的计量技术保障。

  课题历时4年,在理论计算的基础上,确定了非线性晶体相位匹配参数,通过相位匹配条件推导出了纠缠光子对的波长及空间分布计算方法;解决了光路设计、光子探测、符合测量系统设计、符合宽度设定、偶然符合测量方法、暗计数测量方法等核心技术问题,在实际装置中实现了Type-I相位匹配相关光子场,并建立了基于相关光子的光电探测器量子效率测量装置,该装置的光电倍增管器件量子效率测量不确定度为0.7%,达到国际领先水平。

  据该课题负责人、中国计量院光学所吕亮介绍,基于自发参量下转换相关光子方法标定光电探测器的方法,除了作为一种崭新的光辐射计量手段外,其本身更具有特殊的技术优势。第一,传统上测量探测器量子效率乃至响应度的方法都是依靠标准灯或激光的准确量值来实现。而相关光子法不依赖于任何基标准器,其量值的传递过程,完全实现了“无溯源”定标;第二,该装置可直接应用于生物发光、医疗仪器、激光远距离探测等领域的校准服务,为新技术领域研究提供高准确度的量子计量技术保障;第三,研制该装置的相关光子法与量子密钥、可调谐激光等技术直接相关,是单光子源制备的技术基础。

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