2.1  光电倍增管  光电倍增管的结构示意图

光电倍增管是利用光电效应的一种光电器件，主要由打拿极和光电阴极构成。其工作原理如下：首先光电阴极通过对光子的吸收，同时产生外光电效应，其次发射出光电子，这些光电子在外电场的作用下被加速，然后打到打拿极上并产生二次电子发射，这些二次电子又会在电场的作用下被加速打到下一级打拿极产生更多的二次电子，如此反复后，随着打拿极的增加，二次电子的数目也会成倍增加，最后由光电阳极接收并产生电流或者电压输出信号。

    由于光电倍增管在单光子探测领域和其它的光电检测领域都有很广泛的应用，因此倍众多科研人士作为重点对象进行研究。光电倍增管具有工作面积大，反应快等优点；但是它却有体积庞大，寿命短，且不稳定的缺点。

2.2  雪崩光电二极管

    雪崩光电二极管是使用一种半导体材料的光电检测器，它的原理和光电倍增管相似，只不过它通过光子产生光生电子空穴对，从而能够在器件内部产生很大的增益。

目前应用的APD主要有三种，即Si-APD、Ge-APD和InGaAs-APD。它们分别对应不同的波长。Si-APD主要工作在400nm～1100nm，Ge-APD在800nm～1550nm，InGaAs-APD则在900nm～1700nm。对于光谱响应重叠的部分，InGaAs-APD具有更高的频率响应特性，因而价格也是最高的，Ge-APD则处于两者之间。下面是几种商业半导体单光子探测器的主要性能参数：

 商用半导体单光子探测器的主要性能参数来!自-优.尔,论:文+网www.youerw.com

3  超导单光子探测器

3.1  发展的必要性

在可见光波段，半导体探测器和超导探测器的性能指数接近；在红外波段，半导体单光子探测器的性能指数远低于超导探测器。其原因主要是半导体单光子探测器暗计数高，探测速率低。由于受半导体材料的限制，光电倍增管和雪崩二极管只能工作在可见光和近红外波段，例如:Si-APD工作在400nm-1100nm，Ge-APD在800nm-1550nm，InGaAs-APD则在900nm-1700nm。然而InGaAs-APD在1550nm有较高的暗计数和时间抖动，显示出的综合性能不及在可见光波段显示的探测性能。因此，发展近红外波段的单光子探测器十分必要。现行的技术有频率上转换探测，量子点探测器，超导SPD技术等。频率上转换探测往往基于波导结构，容易引发较高的非线性噪声，产生一些损耗，降低系统通过率。量子点探测技术在效率方面优势不明显，所以超导SPD技术备受关注。但是其中TES,STJ虽然效率较高，高达90%，暗计数几乎为零，但是由于采用的是超低温材料（W,Al,Ti），往往工作在1K温度以下，大大限制了其广泛应用。SNSPD由于其高探测效率，低暗计数，高计数率，低时间抖动成为该波段的首选技术。