什么是單光子探測器？

單光子探測器（SPD）是一種超低噪聲器件，增強的靈敏度使其能夠探測到光的最小能量量子——光子。單光子探測器可以對單個光子進行探測和計數(shù)，在許多可獲得的信號強度僅為幾個光子能量級的新興應用中，單光子探測器可以一展身手。利用類似于人眼桿狀細胞的光探測機理，美國西北大學和伊利諾斯州大學的研究小組已經(jīng)開發(fā)出了紅外單光子聚焦載流子增強傳感器（FOCUS）。該裝置有望在生物光子學、醫(yī)學影像、非破壞性材料檢查、國土安全與監(jiān)視、軍事視覺與導航、量子成像以及加密系統(tǒng)等方面取得廣泛應用。

單光子探測器的主要運用：

1.軍事方面

光子，是光的最小能量量子。單光子探測技術，是近些年剛剛起步的一種新式光電探測技術，其原理是利用新式光電效應，可對入射的單個光子進行計數(shù)，以實現(xiàn)對極微弱目標信號的探測。有關專家認為，單光子探測技術能將現(xiàn)有的機載光電探測距離從幾十公里提高到幾千公里，勢必帶來機載目標探測系統(tǒng)的革命，極大地改變未來空天戰(zhàn)場的作戰(zhàn)方式。

隱身飛機將無處“隱身”。F－22、B－2等飛機高超的隱身性能，幾乎使現(xiàn)役雷達和光電探測系統(tǒng)變成“瞎子”。但單光子探測系統(tǒng)極高的探測靈敏度，即使對F－22、B－2這樣的隱身飛機，作用距離也可達到幾百到幾千公里，可在極遠距離上發(fā)現(xiàn)隱身飛機，使其“無處遁形”。

空戰(zhàn)將從“中距”拉向“遠距”。配裝單光子探測系統(tǒng)的作戰(zhàn)飛機，由于對空目標探測距離極遠，將使空中作戰(zhàn)從目前的中距進一步擴為遠距。如：配掛單光子超遠程空空導彈，火力攻擊距離可達到幾百到幾千公里之外�？罩袘�(zhàn)爭將從傳統(tǒng)的幾十公里的超視距作戰(zhàn)變?yōu)殚g隔幾千公里的非接觸戰(zhàn)爭。

“全球感知，全球打擊”成為可能。利用空中平臺或臨近空間平臺配裝單光子探測系統(tǒng)，構建單光子探測網(wǎng)絡，只需幾部單光子探測系統(tǒng)就可實現(xiàn)對領空的全域覆蓋。在此基礎上用地面或空中遠程導彈構建空中地面聯(lián)合火力網(wǎng)，把單光子探測網(wǎng)絡作為網(wǎng)絡中心戰(zhàn)的目標探測網(wǎng)絡系統(tǒng)，可對任何位置（地面或空中）發(fā)射的導彈進行目標指引，有效攻擊全球目標，實現(xiàn)“全球感知，全球打擊”。

2.光譜測量

利用單光子探測技術，可極大提高光譜測量的靈敏度和精確性，靈敏度提高3-4個數(shù)量級，可實現(xiàn)對微量物質成分的光譜分析，使化學成分檢測和安全檢查等系統(tǒng)達到超高靈敏度。

3.生物發(fā)光

生物發(fā)光是一種微弱的準連續(xù)光子輻射現(xiàn)象。利用單光子探測技術能對生物發(fā)光進行有效探測，可用于分析生物體內(nèi)特別體系的功能以及細胞的代謝或破壞過程，還能有效的推動現(xiàn)代醫(yī)學對于腦功能和基因工程的研究。

4.光纖傳感

光纖傳感工作頻帶寬、動態(tài)范圍大、適合遙測遙控、可低損耗傳輸，利用單光子探測技術可極大地提高光纖傳感的靈敏度和監(jiān)控長度，對輸油管道和海底光纜的安全監(jiān)控、大型建筑的火災報警、海岸線或邊境安全等領域具有重大意義。