1 中国计量大学光学与电子科技学院，浙江 杭州 310018
2 中国电子科技集团有限公司第四十一研究所，山东 青岛 266555
基于N光子纠缠量子成像的分辨率优势，设计了一种通用的多光子纠缠N00N态的超分辨量子成像系统，理论上成像分辨率可实现（-1）倍的增加，成像系统的分辨率得到大幅提升。针对N00N态探测效率过低的问题，利用光学质心测量方法，保留所有探测情况，在不需要所有光子到达空间同一点的情况下，通过光子计数和适当的后处理，实现了任意数量光子下成像分辨率的提高。相较于N光子吸收方案，该方法的理论效率增加了（假设有D个像素）。所提方案可以产生具有高保真度和高稳定性（数天内保持稳定）的N00N态，有利于拓展N00N态的应用范围。所设计的系统在超分辨量子成像领域中具有较好的应用价值。
量子光学 量子成像 超分辨率 N00N态 光学质心测量
中国电子科技集团公司第四十一研究所, 山东 青岛 266555
目前, 国际最高光辐射功率基准为低温辐射计, 其可探测光谱范围覆盖真空紫外到太赫兹波段(115 nm~THz), 利用真空低温超导条件下的电替代测量原理, 将光辐射功率参数溯源到可以精确测量的电参数进行高精度测量, 实现超宽光谱范围的光辐射绝对功率测量, 其测量不确定度达到10-5量级, 尤其在****和光辐射计量领域, 光电有效载荷、 定量遥感、 超高光谱成像以及光辐射量值溯源等应用领域具有不可替代的作用。 低温辐射计黑体腔作为光辐射吸收的核心器件, 具有光谱吸收平坦、 0.999以上的超高吸收比, 其吸收率参数是影响低温辐射计高准确测量的主要因素之一。 目前, 针对低温辐射计黑体腔不同结构及涂层参数开展了很多的理论及仿真工作, 但针对不同结构参数黑体腔吸收率的实验测量及比对工作还未见报道。 因此, 为实现低温辐射计宽光谱、 高精度测量要求, 光电子一级站开展了适用于低温辐射计的黑体腔研制及吸收率测量的研究工作。 课题组研制了四种不同结构参数, 以高电导无氧铜(OFHC)为材质, 壁厚0.1 mm, 内壁电镀镍磷黑(NiP)涂层的超高吸收率黑体腔; 采用蒙特卡罗光线追迹算法分别对四种结构黑体腔吸收率进行了光学仿真, 得到不同结构参数之间的吸收率差异; 采用替代法测量吸收率, 搭建了以高稳定光源、 积分球系统组合的黑体腔吸收率测量装置, 通过将标准白板与黑体腔之间切换, 准确测量黑体腔吸收率, 并分析了黑体腔吸收率的影响因素。 实验结果表明: (1)通过比对仿真数据与实验测量结果, 验证测量方法的有效性和测量数据的可靠性; (2)研制的黑体腔实现了(0.999 962±0.000 005)@632.8 nm的超高光谱吸收率, 满足了低温辐射计的高精度测量要求; (3)斜底圆柱腔的吸收性能优于圆锥柱腔; (4)通过设计螺纹结构增加腔内表面积、 设计圆锥口径类比光阑结构形式并没有明显增加黑体体吸收率。
低温辐射计 黑体腔 吸收率 结构 Cryogenic radiometer Cavity Absorption coefficient Black paint 刘长明 1,1,2,2史学舜 1,1,2,2,*张鹏举 1,1,2,2庄新港 1,1,2,2刘红博 1,1,2,2
1 中国电子科技集团公司第四十一研究所, 山东 青岛 266555
2 国防科技工业光电子一级计量站, 山东 青岛 266555
针对硅单光子雪崩探测器探测效率高准确度测量的需要，建立了一套溯源至标准探测器的硅单光子探测器探测效率测量装置.首先通过大动态范围高精度衰减产生光子数已知的准单光子源来校准探测器的探测效率，其次对影响探测效率测量的后脉冲概率和死时间进行了分析与测量，最后系统分析了各测量不确定度的来源，实现了硅单光子雪崩探测器在632.8nm波长处探测效率测量不确定度达到0.6%（k=2）.该装置采用超连续谱光源与单色仪组合输出单色光源，结合标准探测器，可根据需要实现硅单光子雪崩探测器宽波段内的探测效率自动化测量.
硅单光子雪崩探测器 探测效率 后脉冲 死时间 标准探测器 Silicon single-photon avalanche detector Detection efficiency Afterpulsing Dead time Standard detector 光子学报
2019, 48(12): 1248006
1 中国电子科技集团公司第四十一研究所, 山东 青岛 266555
2 国防科技工业光电子一级计量站, 山东 青岛 266555
低温辐射计是目前国际上光辐射功率计量中准确度最高的测量系统, 其光辐射测量不确定度可达10-5量级, 目前国内仅有少数研究机构从国外引进低温辐射计开展计量研究, 亟待发展国产低温辐射计替代进口产品。 由于低温辐射计采用低温超导状态下的电替代测量原理进行光辐射功率测量, 发展低温辐射计的难点之一在于研制黑体吸收腔这一核心光辐射接收器件, 并要求黑体腔在各波长下的吸收率都要达到0.999 9以上。 为研制超高光谱吸收率的黑体吸收腔, 系统性分析了各影响黑体腔光谱吸收率因素, 在此基础上利用蒙特卡罗光线追迹方法重点研究了光谱波长、 腔体长度、 黑材料漫反射系数、 黑材料吸收率和入射光空间位置等对斜底黑体腔光谱吸收率的影响。 研究结果表明： 在300～1 100 nm波长范围内黑体腔吸收率与其内壁涂黑材料的吸收率呈正相关, 且在300～1 000 nm范围内的吸收率都达到了0.999 9以上, 其中在700 nm处的吸收率取得最大值0.999 941 5, 表明采用该类型黑材料的黑体腔只在300～1 000 nm范围内满足低温辐射计设计要求, 后续需要根据仿真和测试结果对低温辐射计在不同波长下的光电不等效性进行修正; 在黑体腔结构和口径确定的情况下, 黑体腔吸收率将随腔长增加而逐渐升高, 在40 mm后变化趋缓, 并在65 mm后逐渐趋于平衡, 考虑到低温辐射计低温舱对腔体尺寸的限制, 认为腔体长度与口径之比为6.5时较为合适; 黑体腔吸收率还受黑材料的漫反射系数影响, 随着黑材料漫反射系数的提高, 腔体吸收率呈现近似线性下降, 所以在选择黑体腔涂黑材料时, 在吸收率等指标相同的情况下应尽量选择镜面吸收黑; 黑材料吸收率从0.8到1的变化过程中, 腔体吸收率提升了0.05个百分点, 且黑材料吸收率为0.92时腔体吸收率可达到0.999 9以上, 表明黑材料在其有效工作波长范围内任一点的光谱吸收率都要大于0.92; 腔体吸收率还受入射光投射的空间位置影响, 光线位置越靠近斜底腔顶点处, 腔体吸收率越高, 但整体吸收率变化不明显, 光线位置对腔体吸收率影响只有不到0.004个百分点, 几乎可以忽略, 认为斜底腔不同位置处的吸收率是均匀的。 研究结果对低温辐射计黑体腔研制有一定参考价值。
低温辐射计 黑体腔 吸收率 光线追迹方法 Cryogenic radiometer Blackbody cavity Absorptance Ray tracing method 光谱学与光谱分析
2019, 39(7): 2018
采用扫描电子显微镜技术对CdZnTe 单晶片中的沉积相进行成分分析研究,结果表明通过红外显微系统观察到的CdZnTe 晶片中常见的“放射状”沉积相和“链状”沉积相Cd 含量富集,确认为Cd 沉积相;另外,扫描电镜能谱仪对沉积相颗粒分析表明,CdZnTe 晶体中的杂质元素易在Cd 沉积相中富集.
Cd 沉积相 扫描电子显微镜 CdZnTe CdZnTe Cd precipitation SEM
1 昆明物理研究所，云南昆明 650223
2 中国兵器科学研究院，北京 100089
研究了非晶态碲镉汞(x＝0.2)薄膜的暗电导率随温度变化关系，发现非晶态结构的碲镉汞材料具有明显的半导体特性，其室温禁带宽度在 0.88～0.91 eV之间，与通过光学方法获得的结果相符。在 80～240 K的温度区间非晶态碲镉汞(x＝0.2)的暗电导率从 1×10—8Ω—1·cm —1缓慢增大到 5 ×10－8 Ω—1·cm —1，温度大于 240 K时，其电导率剧烈增大到 1×10—5 Ω—1·cm —1，说明在 240 K附近非晶态碲镉汞材料的导电机制发生了变化，这对非晶态碲镉汞材料的应用研究具有重要意义。还研究了退火过程对非晶态碲镉汞薄膜电导率的影响，结果表明 140℃退火后非晶态碲镉汞薄膜发生了部分晶化。
非晶态碲镉汞 电导率 吸收边 amorphous Hg0.8Cd0.2Te conductivity absorption edge
1 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
2 中国兵器科学研究院，北京 100089
采用椭圆偏振光谱技术研究了非晶态碲镉汞薄膜在不同退火条件下的结构性能。结果表明非晶态碲镉汞薄膜在退火过程中的成核晶化是在薄膜内部均匀发生的，对于不同晶化程度的薄膜，其光学常数谱具有明显的特征，通过对光学常数谱的分析研究可以对非晶态碲镉汞薄膜的晶化程度进行量化表征，从而控制退火条件，优化材料质量。
椭圆偏振光谱 非晶态碲镉汞 晶化 spectroscopic ellipsometry(SE) amorphous Hg0.8Cd0.2Te(amorphous MCT a-MCT) crystallization
采用椭圆偏振光谱技术研究了射频磁控溅射生长非晶态碲镉汞(amorphous Hg1－xCdxTe，amorphous MCT，a-MCT)薄膜的光学性质，发现非晶态碲镉汞薄膜的介电函数谱特征与晶态碲镉汞材料的明显不同，表现出与其他非晶态半导体材料类似的“波包”结构特征。基于修正的FB模型在1.0～4.0 eV的能量范围内对实验结果进行了拟合分析，得到了不同组分非晶态碲镉汞薄膜的光学带隙随组分关系。通过与单晶碲镉汞光学带隙随组分变化关系的对比研究，结果表明碲镉汞的结构从晶态向非晶态转变过程中，材料的光学待续发生了明显的“蓝移”。
非晶态碲镉汞 椭圆偏振光谱 光学性质 amorphous MCT(a-MCT) spectroscopic ellipsometry (SE) optical properties
