超导单光子探测器的设计(2)

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2 光子探测器的性能指标

衡量一个单光子探测器性能的主要指标有：（1）量子效率；（2）最高计数率/复位时间；（3）暗记数率；（4）时间抖动；（5）可探测波长范围；（6）光子数分辨能力；（7）光子能量分辨能力；（8）等效噪声功率。

一个完全理想的单光子探测器应满足以下几个条件：（1）量子效率为100%；（2）复位时间为零；（3）暗记数为零；（4）时间抖动为零；（5）可以探测从γ射线到远红外甚至更长波段的所有光子；（6）可以分辨同一入射脉冲内的光子数目；（7）可以很好地分辨入射光子的能量。当然，由于技术上的限制，不可能有一种探测器可以具备以上所有的条件，但它可以作为我们改进现有的单光子探测器或者发明新一种探测器的研究目标和方向。

2.1 量子效率

量子效率（quantum efficiency，QE）有时也被称为探测效率（detection efficiency，DE），一般用希腊字母表示，它是衡量一个探测器灵敏程度的重要指标。通常，量子效率被定义为一个光子到达探测器时能被探测到的概率，即，其中为探测器的计数率，为光子入射率。例如，一个探测器的量子效率为50%意着一个光子到达这个探测器时有50%的概率能被探测到。几乎对于所有的单光子探测器来说，量子效率和要探测的入射光子能量（或波长）相关，且入射光子能量越小（波长越长），探测器的量子效率也越低。