本发明专利技术涉及光子数分辨技术领域，提供一种光子数分辨探测装置，其包括信号接收模块、光纤分束器、多根延时调节光纤以及单光子探测器，信号接收模块用于接收光信号；光纤分束器具有至少一个光纤分束器入口和多个光纤分束器出口，光纤分束器入口连接信号接收模块；多根延时调节光纤的一端与多个光纤分束器出口一一对应连接，且不同延时调节光纤的长度不同；多根延时调节光纤的另一端均对接至单光子探测器的传感芯片表面。本发明专利技术的光子数分辨探测装置，通过光纤分束器和不同长度的延时调节光纤配合，协同探测多个光子，实现基于时分复用的光子数分辨探测，而且结构简单，能够利用多种单光子探测器实现光子数的分辨，扩展单光子探测器的应用领域。子探测器的应用领域。子探测器的应用领域。
【技术实现步骤摘要】
光子数分辨探测装置
[0001]本专利技术涉及光子数分辨
，尤其涉及一种光子数分辨探测装置。
技术介绍
[0002]单光子探测器是用来探测微弱光信号的高灵敏度探测装置。单光子探测器在很多领域有着广泛的应用，如量子密匙分发、光纤传感、光纤通信、激光雷达、生物成像等。单光子探测器的信号输出形式一般为表征有无光信号的矩形脉冲信号，高电平输出代表探测到光信号，低电平输出代表没有探测到光信号。
[0003]光子数分辨是指分辨光脉冲中的光子数。光子数分辨对于量子光学领域和量子信息系统中的许多应用是很重要的，例如在线性光学的量子计算和量子通信、激光雷达等方面的应用。现有的单光子探测器大多难以实现光子数的分辨。
[0004]现有的光子数分辨探测装置，通常采用多个独立的高性能单光子探测器协同探测多个光子，进而实现入射光子数的分辨。然而使用多个单光子探测器增加光子数分辨探测装置的总体尺寸，而且随着探测光子数的增加，光子数分辨探测系统的复杂度也增加，拓展存在限制。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种光子数分辨探测装置，用以解决现有技术中单光子探测器用于实现光子数分辨探测的局限性，实现基于时分复用的光子数分辨探测装置。
[0006]本专利技术提供一种光子数分辨探测装置，包括：
[0007]信号接收模块，用于接收光信号；
[0008]光纤分束器，具有至少一个光纤分束器入口和多个光纤分束器出口，所述光纤分束器入口连接所述信号接收模块；
[0009]多根延时调节光纤，多根所述延时调节光纤的一端与多个所述光纤分束器出口一一对应连接，且不同所述延时调节光纤的长度不同；
[0010]单光子探测器，多根所述延时调节光纤的另一端均对接至所述单光子探测器的传感芯片表面。
[0011]根据本专利技术提供的光子数分辨探测装置，所述光纤分束器入口的数量小于等于所述光纤分束器出口的数量，所述光纤分束器出口的数量范围为1
‑
1000000。
[0012]根据本专利技术提供的光子数分辨探测装置，所述延时调节光纤的长度对应的延时范围为0
‑
10
‑6秒。
[0013]根据本专利技术提供的光子数分辨探测装置，不同所述延时调节光纤之间的长度差对应的最小延时间隔为10
‑9秒。
[0014]根据本专利技术提供的光子数分辨探测装置，所述单光子探测器包括光电倍增管、雪崩二极管、超导纳米线、微波动态电感传感器、超导相变边沿传感器中的任一种。
[0015]根据本专利技术提供的光子数分辨探测装置，所述单光子探测器的传感芯片表面分为
多个传感像元表面，多根所述延时调节光纤分为多组，多组所述延时调节光纤一一对应地对接至多个所述传感像元表面。
[0016]根据本专利技术提供的光子数分辨探测装置，所述光子数分辨探测装置包括多个所述单光子探测器，多根所述延时调节光纤分为多组，多组所述延时调节光纤一一对应地对接至多个所述单光子探测器的传感芯片表面。
[0017]根据本专利技术提供的光子数分辨探测装置，至少一个所述单光子探测器的传感芯片表面分为多个传感像元表面，多根所述延时调节光纤分为多组，多组所述延时调节光纤一一对应地对接至多个所述单光子探测器的多个传感像元表面。
[0018]根据本专利技术提供的光子数分辨探测装置，所述信号接收模块包括多个接收端口，多个所述接收端口均与所述光纤分束器入口连接。
[0019]根据本专利技术提供的光子数分辨探测装置，所述光子数分辨探测装置还包括成像光学元件或成像光学元件组合，所述延时调节光纤通过所述成像光学元件或所述成像光学元件组合对接至所述单光子探测器的传感芯片表面。
[0020]本专利技术提供的光子数分辨探测装置，通过具有不同数目的出口及入口的光纤分束器和多根不同长度的延时调节光纤的配合，协同探测多个光子，实现基于时分复用技术的入射光子数的分辨，而且结构简单，光子数分辨探测装置可以随着探测光子数的增加而简单方便地扩展，没有拓展限制，也没有最大可分辨光子数的限制，实用价值较高；另外，通过采用时分复用技术，无需限定单光子探测器的类型，能够利用多种单光子探测器实现光子数的分辨，扩展单光子探测器的应用领域，有效解决现有技术中单光子探测器用于实现光子数分辨探测的局限性。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本专利技术提供的光子数分辨探测器装置的结构示意图。
[0023]附图标记：
[0024]1：信号接收模块；2：光纤分束器；3：延时调节光纤；4：单光子探测器。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]如图1所示，本专利技术的光子数分辨探测装置，包括信号接收模块1、光纤分束器2、多根延时调节光纤3以及单光子探测器4，其中，信号接收模块1用于接收光信号，光纤分束器2具有至少一个光纤分束器入口和多个光纤分束器出口，光纤分束器入口均连接信号接收模块1；多根延时调节光纤3的一端与多个光纤分束器出口一一对应连接，且不同的延时调节
光纤3的长度不同；多根延时调节光纤3的另一端均对接至单光子探测器4的传感芯片表面。
[0027]在本实施例中，通过信号接收模块1接收光信号，光信号通过与信号接收模块1连接的光纤分束器入口被输入到光纤分束器2，光纤分束器2具有N个光纤分束器出口，从而光信号被光纤分束器2分为N路；对应地包括N根不同长度的延时调节光纤3，各个光纤分束器出口分别对应地连接不同长度的延时调节光纤3，N根延时调节光纤3再集中对接至同一个单光子探测器4的传感芯片表面，此处对接可以理解为对准连接，即延时调节光纤3的端部对准传感芯片表面地连接于单光子探测器4，而且对准连接可以是直接对准连接，也可以是间接对准连接，即延时调节光纤3的端部与传感芯片表面可以是接触对准，也可以是空间对准(即非接触对准)，从而N路光信号通过N个光纤分束器出口输出分别进入对应的不同长度的延时调节光纤3内；由于不同长度的延时调节光纤3对应具有不同的延时时间，N路光信号经过延时调节光纤3后到达单光子探测器4的传感芯片表面的时间不同，从而单个单光子探测器4实现对N个通道的时分复用，单个单光子探测器4可以时分复用地对光信号进行探测，使得不同通道接收到的光子能够在合束之后，仍能从时间上清楚地区分开，可以利用时分复用实现微弱光的单脉冲光子计数，进而实现基于时分复用的光子数分辨探测。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光子数分辨探测装置，其特征在于，包括：信号接收模块，用于接收光信号；光纤分束器，具有至少一个光纤分束器入口和多个光纤分束器出口，所述光纤分束器入口连接所述信号接收模块；多根延时调节光纤，多根所述延时调节光纤的一端与多个所述光纤分束器出口一一对应连接，且不同所述延时调节光纤的长度不同；单光子探测器，多根所述延时调节光纤的另一端均对接至所述单光子探测器的传感芯片表面。2.根据权利要求1所述的光子数分辨探测装置，其特征在于，所述光纤分束器入口的数量小于等于所述光纤分束器出口的数量，所述光纤分束器出口的数量范围为1
‑
1000000。3.根据权利要求1所述的光子数分辨探测装置，其特征在于，所述延时调节光纤的长度对应的延时范围为0
‑
10
‑6秒。4.根据权利要求1所述的光子数分辨探测装置，其特征在于，不同所述延时调节光纤之间的长度差对应的最小延时间隔为10
‑9秒。5.根据权利要求1所述的光子数分辨探测装置，其特征在于，所述单光子探测器包括光电倍增管、雪崩二极管、超导纳米线、微波动态电感传感器、超导相变边沿传感器中的任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘想靓，甘海勇，傅杨挺，赫英威，徐楠，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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