[发明专利]单光子探测器用于分辨光子数的测量方法

摘要

本发明属于光学领域，涉及光子数的测量技术，具体是一种单光子探测器用于分辨光子数的测量方法。解决了目前测量光子数不准确、且成本高的技术问题。一种单光子探测器用于分辨光子数的测量方法，包括以下步骤：（a）、将平均光子数为μ1、μ2…μi…μm的微弱激光分别入射至单光子探测器，m表示欲求光子的响应时间的最大光子数；（b）、分别记录单光子探测器针对每次微弱激光的暂态信号响应时间t1、t2…ti…tm；（c）、对光子的响应时间进行拟合；（d）、拟合出单光子、双光子…n光子……直到m光子的响应时间；本发明所述方法通过测量光子数的响应时间可以获知入射光场中的光子数目。

主权项

1.一种单光子探测器用于分辨光子数的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：（a）、将平均光子数为μ₁、μ₂…μ_i…μ_m的微弱激光分别入射至单光子探测器，m表示欲求光子的响应时间的最大光子数；（b）、分别记录单光子探测器针对每次微弱激光的暂态信号响应时间t₁、t₂…t_i…t_m；（c）、通过下述拟合公式对光子的响应时间进行拟合：式中n为光子数； P（n，μ_i）为泊松概率分布，表示平均光子数为μ_i的微弱激光中出现光子数为n的概率，x_n为n光子的响应时间；λ_n表示n光子触发单光子探测器的响应几率；为平均光子数为μ_i 的微弱激光中n光子的响应时间的权重贡献；为平均光子数为μ_i的微弱激光入射至单光子探测器的暂态信号响应时间的权重贡献；针对m次测量，可列出与光子的响应时间相关的m个等式；（d）、通过m个等式拟合出单光子、双光子…n光子……直到m光子的响应时间；（e）、采用误差传递原理对拟合得出的光子的响应时间进行修正，对我们提出的拟合公式两边求微分dt_i/dx_n；dt_i为平均光子数为μ_i的微弱激光的暂态信号响应时间误差；由dt_i/dx_n以及dt_i的值可得出n光子响应时间误差Δx_n=dx_n；计算中采用平均光子数大小为中间值的微弱激光对应的dt_i；（f）、综合上述结论，得出修正后的单光子探测器对于n光子的响应时间为x_n±Δx_n；（g）、采用相关装置测量单光子探测器对于不同光子数引起的光子的响应时间x_测，与已经计算得出的x_n±Δx_n进行对比，即可得出该入射激光引起单光子探测器响应时包含的光子数。