安光所在中红外波段上转换单光子探测器探测效率测量方面取得进展
时间：2024-08-02 作者：夏茂鹏
近日，安光所郑小兵研究员团队在自发参量下转换（SPDC）定标技术方面取得新进展。郑小兵研究员团队与中国科学技术大学史保森教授团队联合，构建了频率上转换（UPDC）中波红外单光子探测系统，利用自发参量下转换（SPDC）定标技术实现了中波红外单光子探测系统通道效率的校准。
相关成果以《基于SPDC的上转换单光子探测器3.39μm量子效率测量》为题，发表在国际知名期刊Optics Express上。王慧丽博士研究生和中国科学技术大学的陈仁辉博士为论文的共同第一作者，夏茂鹏副研究员为论文的通讯作者。
频率上转换技术在中长波红外微弱光辐射测量中具有重要的应用前景，一直是国内外研究的热点。频率上转换探测系统采用频率变换技术，将待测的中长波红外辐射转换到Si探测器灵敏波段进行探测，可以突破材料的物理限制，避免目前红外探测器量子效率低、噪声大、响应速度慢的缺点，在室温下就可实现跨越波长限制的红外波段超灵敏探测。
团队提出了利用自发参量下转换技术产生的相关光子定标上转换红外探测系统探测效率的新方法。使用780nm激光泵浦PPLN晶体，产生1.013μm/3.39μm的相关光子对，3.39μm的光子继续与1.064μm泵浦激光进行频率转换，变换为0.81μm的光子，利用成熟的Si APD进行符合测量，获得到了3.39μm探测通道的绝对探测效率。测量不确定度为2.8%（k=1）。为了进一步验证该方法的准确性，采用3.39μm连续激光测量了上转换通道的探测效率，与SPDC方法得到的探测效率有很好的一致性。
该研究工作将团队长期以来开展的SPDC定标技术从可见近红外波段扩展到了中波红外波段，为红外辐射的定量测量提供了新思路。
该研究获得了国家重点研发项目和中国科学院创新基金项目的支持。
论文链接：https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-32-14-24317&id=552280
测量装置示意图