[发明专利]一种超导单光子探测器探测效率测试装置与方法

权利要求书

1.一种超导单光子探测器探测效率测试装置，其特征在于，由宽光谱相对探测效率测量系统和特殊波长点下的绝对探测效率测量系统组成；所述宽光谱相对探测效率测量系统，包括：宽谱激光光源、单色系统、光束准直系统、光闸、偏振调制系统、半透半反镜、监视探测器、标准探测器、光阑、滤光片轮、线性渐变滤光片、透镜、超导单光子探测器、计数器、计算机和保偏光纤；宽谱激光光源发出的宽谱激光经单色系统单色分光后输出带有一定发散角的单色激光，单色激光经光束准直系统整形后变为准直光束；在光闸开启的情况下，单色激光依次穿过光闸和光阑后进入偏振调制系统，经偏振调制后输出带有特定偏振方向的单色激光；经偏振调制后的激光被半透半反镜按特定比例分为两路，一路进入监视探测器，用于监视激光功率波动，另一路经安装在滤光片轮上的滤光片、线性渐变滤光片和多个光阑后激光功率被衰减为单光子量级，衰减后的激光经透镜会聚耦合进保偏光纤，经光纤传输到超导单光子探测器，超导单光子探测器的脉冲信号由计数器甄别提取后传送到计算机进行数据处理；所述绝对探测效率测量系统，包括：偏振调制系统、透镜、超导单光子探测器、计算机、泵浦光源、起偏器、波片、反射镜、非线性晶体、二向色镜、滤光片轮、长波通滤光片、二向色分光片、单光子探测器、符合测量系统和保偏光纤；泵浦光源发出的泵浦激光首先进入起偏器和波片进行起偏调制，起偏调制后的泵浦光由反射镜转折后经透镜耦合进非线性晶体进行参量下转换产生两路共线相关光子，相关光子进一步由透镜整形为准直光；准直后的相关光子经过二向色镜、长波通滤光片、二向色镜后滤除相关光子中残留的泵浦光子；滤波后的相关光子经二向色分光片按波长分为两路，一路经透镜会聚、长波通滤光片和滤光片轮中的滤光片滤波后进入单光子探测器，另一路首先经偏振调制系统进行偏振调制后，在经透镜会聚、长波通滤光片和滤光片轮中的滤光片滤波后进入超导单光子探测器；单光子探测器和超导单光子探测器的计数信号接入符合测量系统进行符合测试，符合测试信号接入计算机进行超导单光子探测器绝对探测效率分析。

2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述宽光谱相对探测效率测量系统中的宽谱激光光源的波长范围覆盖超导单光子探测器的工作波长范围，并根据超导单光子探测器的工作模式选择脉冲光源或连续输出光源。

3.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述宽光谱相对探测效率测量系统中的宽谱激光光源为LDLS类型宽谱光源；所述宽光谱相对探测效率测量系统中的监视探测器和校准探测器均选择相应工作波长的陷阱探测器，并经过相对光谱响应校准。

4.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述宽光谱相对探测效率测量系统中的滤光片轮和两组线性渐变滤光片构成强光衰减系统，每次探测效率测试过程中都需要用同一标准探测器，对所述强光衰减系统的透过率进行测量。

5.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述绝对探测效率测量系统中的泵浦光源的波长和工作模式需要与用户选择的定标波长和超导单光子探测器的工作模式相匹配；所述绝对探测效率测量系统中的非线性晶体需根据定标波长进行周期、相位匹配角参数进行特殊选择，用于实现相关光子共线输出，并根据定标波长的进行晶体切换；所述绝对探测效率测量系统中的单光子探测器的工作模式需与超导单光子探测器相匹配，单光子探测器为超导类型单光子探测器或APD类型非超导单光子探测器。

6.一种超导单光子探测器探测效率测试方法，其使用如权利要求1中所述的超导单光子探测器探测效率测试装置，其特征在于，在包括以下步骤：

步骤A：首先完成超导单光子探测器在特定偏振条件下的宽波段相对探测效率测量，获取相对探测效率曲线；

步骤B：然后在同一偏振条件下进行数个特殊波长点下的绝对探测效率测量，并用该波长点下的绝对探测效率对相对探测效率曲线进行校正，从而实现特定偏振条件下宽波段绝对探测效率的精确测量。