JPH07167709A - 単一光子計測装置 - Google Patents
単一光子計測装置Info
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- JPH07167709A JPH07167709A JP5316989A JP31698993A JPH07167709A JP H07167709 A JPH07167709 A JP H07167709A JP 5316989 A JP5316989 A JP 5316989A JP 31698993 A JP31698993 A JP 31698993A JP H07167709 A JPH07167709 A JP H07167709A
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- photon
- reflecting mirror
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 強い光に対しても単一光子計測を行うことが
できる単一光子計測装置の提供。 【構成】 集光装置１１では集光された光は光検出素子
部１２に与えられる。光検出素子部は複数の光検出素子
１２ａ乃至１２ｄに分割されており、各光検出素子には
それぞれ電圧印加／クゥエンチ回路１３ａ乃至１３ｄが
接続されている。各光検出素子からの検出出力はカウン
タ回路１４でカウントされる。このように、光検出素子
部を複数の光検出素子に分割したから、一つの光検出素
子が動作中に光子が到来しても別の光検出素子がその光
子を受光するから、高速に単一光子計測を行うことがで
きる。
できる単一光子計測装置の提供。 【構成】 集光装置１１では集光された光は光検出素子
部１２に与えられる。光検出素子部は複数の光検出素子
１２ａ乃至１２ｄに分割されており、各光検出素子には
それぞれ電圧印加／クゥエンチ回路１３ａ乃至１３ｄが
接続されている。各光検出素子からの検出出力はカウン
タ回路１４でカウントされる。このように、光検出素子
部を複数の光検出素子に分割したから、一つの光検出素
子が動作中に光子が到来しても別の光検出素子がその光
子を受光するから、高速に単一光子計測を行うことがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光の強度を計測するため
の計測装置に関し、特に、１光子レベルの微弱光を計測
するための単一光子計測装置に関する。
の計測装置に関し、特に、１光子レベルの微弱光を計測
するための単一光子計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、微弱光の検出においては光電子
増倍管による単一光子計測（シングルフォトンカウン
ト）が用いられている。この単一光子計測においては、
光電子増倍管に微弱な光が入射した際、例えば、最小単
位である１光子であっても所定の確率で光電面から光電
子が放出されて、この光電子が１０の６乗倍程度まで増
幅され、検知可能なレベルとされる。そして、種々の外
乱雑音を低減させた後、外乱雑音レベル（低減後の雑音
レベル）では動作せず、光入力が有った場合にのみ動作
する検出レベルが設定される。この結果、１光子程度の
微弱な光入力であっても光の検知が可能となる。
増倍管による単一光子計測（シングルフォトンカウン
ト）が用いられている。この単一光子計測においては、
光電子増倍管に微弱な光が入射した際、例えば、最小単
位である１光子であっても所定の確率で光電面から光電
子が放出されて、この光電子が１０の６乗倍程度まで増
幅され、検知可能なレベルとされる。そして、種々の外
乱雑音を低減させた後、外乱雑音レベル（低減後の雑音
レベル）では動作せず、光入力が有った場合にのみ動作
する検出レベルが設定される。この結果、１光子程度の
微弱な光入力であっても光の検知が可能となる。
【０００３】ところが、上記の単一光子計測において
は、２光子以上の光入力があると、これら光子を区別で
きず、その結果、複数の光子を１つと認識してしまうこ
とがある。つまり、計測回路の応答時間以下の間隔で２
つの光子が入射するような光強度となると、２つの信号
（２つの光子）として区別できない。このため、入射光
量が増加して極めて短い間隔で２つの光子が到来すると
計測数が減少してしまうことがある。
は、２光子以上の光入力があると、これら光子を区別で
きず、その結果、複数の光子を１つと認識してしまうこ
とがある。つまり、計測回路の応答時間以下の間隔で２
つの光子が入射するような光強度となると、２つの信号
（２つの光子）として区別できない。このため、入射光
量が増加して極めて短い間隔で２つの光子が到来すると
計測数が減少してしまうことがある。
【０００４】以上の説明では、１光子の入射によって１
光電子が放出されるものとして説明したが、実際には、
光電面の種類（材質）及び波長（光の波長）等の条件に
応じた確率で光電子が放出される。一般にこのような特
性は量子効率と呼ばれている。光電子増倍管においては
その量子効率は高いもので２〜３０％、低いものでは
０．１％以下である。従って、量子効率が高い光電子増
倍管においても３乃至４光子が同時に入射した際、１個
の光電子が放出される程度である。このため、実際には
２つの光子が区別できなくなる光入力レベルはより高く
なるが、所定の光入力レベルになると、２つの光子が区
別できなくなるという問題点を有している。
光電子が放出されるものとして説明したが、実際には、
光電面の種類（材質）及び波長（光の波長）等の条件に
応じた確率で光電子が放出される。一般にこのような特
性は量子効率と呼ばれている。光電子増倍管においては
その量子効率は高いもので２〜３０％、低いものでは
０．１％以下である。従って、量子効率が高い光電子増
倍管においても３乃至４光子が同時に入射した際、１個
の光電子が放出される程度である。このため、実際には
２つの光子が区別できなくなる光入力レベルはより高く
なるが、所定の光入力レベルになると、２つの光子が区
別できなくなるという問題点を有している。
【０００５】実用上の単一光子計測装置では光電子増倍
管を用いており、規則的な間隔で信号（光入力）が与え
られた際には、数十メガカウント（Ｍｃｏｕｎｔ／ｓｅ
ｃ）〜１００メガカウント程度の能力がある。ところ
で、単一光子レベルにおいては、光は離散的に到来しし
かも光電子放出は前述のように確率的であるため、平均
光量を求めるに当たっては光電子は極めて近い間隔で放
出されることがある。従って、確実にカウント可能な光
量は、約１／１０に当たる１０メガカウント程度の光量
となる。
管を用いており、規則的な間隔で信号（光入力）が与え
られた際には、数十メガカウント（Ｍｃｏｕｎｔ／ｓｅ
ｃ）〜１００メガカウント程度の能力がある。ところ
で、単一光子レベルにおいては、光は離散的に到来しし
かも光電子放出は前述のように確率的であるため、平均
光量を求めるに当たっては光電子は極めて近い間隔で放
出されることがある。従って、確実にカウント可能な光
量は、約１／１０に当たる１０メガカウント程度の光量
となる。
【０００６】一方、固体検出素子、例えば、アバランシ
ェフォトダイオード（以下ＡＰＤと呼ぶ）を用いた単一
光子計測装置では、規則的な間隔で光子が入射された際
においても１０メガカウント程度が計測限界であると言
われている。ＡＰＤの光電流増幅率は光電子増倍管に比
べると遥かに低く、従って、通常の線形（リニア）領域
で使用すると、単一の光子が入射した程度では後段の増
幅器における雑音レベルの方が強く、雑音に検出電流が
埋もれてしまうことになる。このため、ブレイクダウン
電圧以上の電圧をＡＰＤに印加して、１光子が入射され
た際においてもブレイクダウンして大電流が流れるよう
にして単一光子を計測する手法が取られている。
ェフォトダイオード（以下ＡＰＤと呼ぶ）を用いた単一
光子計測装置では、規則的な間隔で光子が入射された際
においても１０メガカウント程度が計測限界であると言
われている。ＡＰＤの光電流増幅率は光電子増倍管に比
べると遥かに低く、従って、通常の線形（リニア）領域
で使用すると、単一の光子が入射した程度では後段の増
幅器における雑音レベルの方が強く、雑音に検出電流が
埋もれてしまうことになる。このため、ブレイクダウン
電圧以上の電圧をＡＰＤに印加して、１光子が入射され
た際においてもブレイクダウンして大電流が流れるよう
にして単一光子を計測する手法が取られている。
【０００７】上記の手法はガイガーモード（ガイガーカ
ウンタに類似の原理を利用する）と呼ばれており、単一
光子の検出が可能な反面、ブレイクダウンによって流れ
た大電流を一旦停止させない限り次の計測ができなくな
ってしまう。実際上、ＡＰＤに電圧を印加する回路の内
部抵抗等の関係で、大電流が流れ浮遊容量等に蓄えられ
た電荷が放電してしまうと、その両端にかかる電圧はブ
レイクダウン電圧よりも十分低い電圧にまで低下する。
この結果、しばらくすると、電流は停止し（流れなくな
り）、次の計測が可能となる。そして、電流が自然に停
止するまでには、ある程度の時間がかかるので、強制的
に電流を停止させている（この際、クゥエンチングと呼
ばれる手法が用いられる）。
ウンタに類似の原理を利用する）と呼ばれており、単一
光子の検出が可能な反面、ブレイクダウンによって流れ
た大電流を一旦停止させない限り次の計測ができなくな
ってしまう。実際上、ＡＰＤに電圧を印加する回路の内
部抵抗等の関係で、大電流が流れ浮遊容量等に蓄えられ
た電荷が放電してしまうと、その両端にかかる電圧はブ
レイクダウン電圧よりも十分低い電圧にまで低下する。
この結果、しばらくすると、電流は停止し（流れなくな
り）、次の計測が可能となる。そして、電流が自然に停
止するまでには、ある程度の時間がかかるので、強制的
に電流を停止させている（この際、クゥエンチングと呼
ばれる手法が用いられる）。
【０００８】上記のクゥエンチング手法には、ＡＰＤに
直列に挿入された抵抗の電圧降下を利用して電流を停止
させるパッシブクゥエンチと、能動素子を利用して高速
で電流を停止させるアクティブクゥエンチとがあり、ア
クティブクゥエンチにおいては回路構成が複雑となる
が、より早く電流を停止できる関係上早い計測を行うこ
とが可能となる。このアクティブクゥエンチについて
は、例えば、「１９９３年６月２０日、アプライド・オ
プティクス、第３２巻、第２１号３８９４頁〜３９００
頁（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ１３２，Ｎ
ｏ２１，Ｊｕｌｙ２０，１９９３）」及びその引用文献
に記載されている。
直列に挿入された抵抗の電圧降下を利用して電流を停止
させるパッシブクゥエンチと、能動素子を利用して高速
で電流を停止させるアクティブクゥエンチとがあり、ア
クティブクゥエンチにおいては回路構成が複雑となる
が、より早く電流を停止できる関係上早い計測を行うこ
とが可能となる。このアクティブクゥエンチについて
は、例えば、「１９９３年６月２０日、アプライド・オ
プティクス、第３２巻、第２１号３８９４頁〜３９００
頁（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ１３２，Ｎ
ｏ２１，Ｊｕｌｙ２０，１９９３）」及びその引用文献
に記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のアク
ティブクゥエンチにおいても将来若干の改善が可能であ
ることを考慮しても１０メガカウント／秒程度が限界と
考えられており、一方、ＡＰＤに比較して１０倍程度の
高速カウントが可能な光電子増倍管は１μｍ以上の波長
では量子効率が極めて低く、このため、人工衛星に搭載
されるレーザーレーダーのように入力光レベルが極めて
低い場合には、光電子増倍管は適さない。さらに、人工
衛星に搭載されるレーザーレーダーでは受信光量が少な
い分について、大きな口径の望遠鏡を用いることによっ
て補っているが、大きな望遠鏡では同一視野角に対する
像が大きくなってしまう。このことは、小さな受光素子
の光電面に全部の光を集光できないという問題点があ
る。
ティブクゥエンチにおいても将来若干の改善が可能であ
ることを考慮しても１０メガカウント／秒程度が限界と
考えられており、一方、ＡＰＤに比較して１０倍程度の
高速カウントが可能な光電子増倍管は１μｍ以上の波長
では量子効率が極めて低く、このため、人工衛星に搭載
されるレーザーレーダーのように入力光レベルが極めて
低い場合には、光電子増倍管は適さない。さらに、人工
衛星に搭載されるレーザーレーダーでは受信光量が少な
い分について、大きな口径の望遠鏡を用いることによっ
て補っているが、大きな望遠鏡では同一視野角に対する
像が大きくなってしまう。このことは、小さな受光素子
の光電面に全部の光を集光できないという問題点があ
る。
【００１０】上述したように、固体光検出素子は、光電
子増倍管に比較して量子効率が高い反面、カウントレー
トが低くさらに光電面が小さい関係上大きな望遠鏡によ
る集光が困難であるという問題点がある。
子増倍管に比較して量子効率が高い反面、カウントレー
トが低くさらに光電面が小さい関係上大きな望遠鏡によ
る集光が困難であるという問題点がある。
【００１１】本発明の目的は固体光検出素子を用いてカ
ウントレートが高い単一光子計測装置を提供することに
ある。
ウントレートが高い単一光子計測装置を提供することに
ある。
【００１２】本発明の他の目的は大きな望遠鏡による集
光が可能な単一光子計測装置を提供することにある。
光が可能な単一光子計測装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、光を受
け該光を集光する集光装置と、複数の光検出素子を有し
前記集光装置からの光に応じて検出出力を送出する光検
出素子部と、該光検出素子に対して電圧を印加するとと
もにクゥエンチングを行って該光検出素子で単一光子計
測を行う第１の手段と、前記光検出素子からの検出出力
を受け該検出出力をカウントするカウンタ手段とを有す
ることを単一光子計測装置が得られる。
け該光を集光する集光装置と、複数の光検出素子を有し
前記集光装置からの光に応じて検出出力を送出する光検
出素子部と、該光検出素子に対して電圧を印加するとと
もにクゥエンチングを行って該光検出素子で単一光子計
測を行う第１の手段と、前記光検出素子からの検出出力
を受け該検出出力をカウントするカウンタ手段とを有す
ることを単一光子計測装置が得られる。
【００１４】
【実施例】以下本発明について実施例によって説明す
る。
る。
【００１５】図１（ａ）を参照して、図示の単一光子計
測装置は望遠鏡等の集光装置１１を備えている。目標か
らの光（例えば、レーザー光）は大気及びエアロゾル等
によって散乱され散乱光Ａとして集光装置１１に与えら
れ、ここで、集光される。集光装置１１の焦点Ｂには光
検出素子部１２が配置されおり、この光検出素子部１２
は図１（ｂ）に示すように複数の素子に分割されてい
る。この実施例では、光検出素子部１２は円形であり、
複数の扇形素子１２ａ乃至１２ｄに分割されている。そ
して、各素子１２ａ乃至１２ｄは集光径（符号Ｃで示
す）よりも小さいが、光検出素子部１２自体は集光径よ
りも大きくなっている。
測装置は望遠鏡等の集光装置１１を備えている。目標か
らの光（例えば、レーザー光）は大気及びエアロゾル等
によって散乱され散乱光Ａとして集光装置１１に与えら
れ、ここで、集光される。集光装置１１の焦点Ｂには光
検出素子部１２が配置されおり、この光検出素子部１２
は図１（ｂ）に示すように複数の素子に分割されてい
る。この実施例では、光検出素子部１２は円形であり、
複数の扇形素子１２ａ乃至１２ｄに分割されている。そ
して、各素子１２ａ乃至１２ｄは集光径（符号Ｃで示
す）よりも小さいが、光検出素子部１２自体は集光径よ
りも大きくなっている。
【００１６】散乱光Ａは一般に極めて低いレベルである
が、多数の光子が同時に集光装置１１に到来する可能性
は低いがまったくないわけではない。このため、大きな
光検出素子部で受光したとすると、１光子によって回路
がブレイクダウンするとククゥエンチ回路が動作するま
で、電流が流れ続けて次の光子が到来しても再動作でき
ないことになってしまう。ところが、図１（ａ）に示す
単一光子計測装置では、各素子１２ａ乃至１２ｄは各々
互いに独立しており、例えば、素子１２ａがブレイクダ
ウンしている際においても他の素子１２ｂ乃至１２ｄは
その影響を受けることがないから、次光子によって動作
可能である。集光径Ｃ内においてどの位置に光子が到来
するかは確率的であり、ある確率でブレイクダウンして
いる素子１２ａに次光子が到来することもあるが、大き
な確率で次光子はブレイクダウンしていない素子１２ｂ
乃至１２ｄの位置に到来することになる。この結果、ブ
レイクダウンしている素子１２ａがクゥエンチによって
次光子を待ち受ける体勢をとる以前であっても、次光子
を検出することが可能となる。つまり、素子１２ａ乃至
１２ｄに分割された光検出素子部１２を用いることによ
って、早い間隔で到来する光子を検出することが可能と
なって、見掛け上のカウントレートを向上させることが
できる。加えて、１素子では外れてしまう位置に到来す
る光子を捕捉することができ、集光径の大きな集光装置
の使用が可能となる。
が、多数の光子が同時に集光装置１１に到来する可能性
は低いがまったくないわけではない。このため、大きな
光検出素子部で受光したとすると、１光子によって回路
がブレイクダウンするとククゥエンチ回路が動作するま
で、電流が流れ続けて次の光子が到来しても再動作でき
ないことになってしまう。ところが、図１（ａ）に示す
単一光子計測装置では、各素子１２ａ乃至１２ｄは各々
互いに独立しており、例えば、素子１２ａがブレイクダ
ウンしている際においても他の素子１２ｂ乃至１２ｄは
その影響を受けることがないから、次光子によって動作
可能である。集光径Ｃ内においてどの位置に光子が到来
するかは確率的であり、ある確率でブレイクダウンして
いる素子１２ａに次光子が到来することもあるが、大き
な確率で次光子はブレイクダウンしていない素子１２ｂ
乃至１２ｄの位置に到来することになる。この結果、ブ
レイクダウンしている素子１２ａがクゥエンチによって
次光子を待ち受ける体勢をとる以前であっても、次光子
を検出することが可能となる。つまり、素子１２ａ乃至
１２ｄに分割された光検出素子部１２を用いることによ
って、早い間隔で到来する光子を検出することが可能と
なって、見掛け上のカウントレートを向上させることが
できる。加えて、１素子では外れてしまう位置に到来す
る光子を捕捉することができ、集光径の大きな集光装置
の使用が可能となる。
【００１７】図示の単一光子計測装置では各素子１２ａ
乃至１２ｄはそれぞれ電圧印加／クゥエンチ回路１３ａ
乃至１３ｄに接続されており、各電圧印加／クゥエンチ
回路１３ａ乃至１３ｄはそれぞれカウンタ回路１４に接
続されている。
乃至１２ｄはそれぞれ電圧印加／クゥエンチ回路１３ａ
乃至１３ｄに接続されており、各電圧印加／クゥエンチ
回路１３ａ乃至１３ｄはそれぞれカウンタ回路１４に接
続されている。
【００１８】ここで、図１（ｃ）も参照して、各素子１
２ａ乃至１２ｄで光子が検出されると、それぞれ検出出
力が電圧印加／クゥエンチ回路１３ａ乃至１３ｄを介し
てカウンタ回路１４に与えられる。ここで、図１（ｃ）
に示すように時間Ｔまででは３検出出力がカウンタ回路
１４に与えられ、時間Ｔから２Ｔまででは２検出出力が
カウンタ回路１４に与えられ、時間Ｔから３Ｔまででは
２検出出力がカウンタ回路１４に与えられたとすると
（ここでは、時間間隔Ｔを単位時間とする）、カウンタ
回路１４では単位時間Ｔ毎に検出出力をカウントとして
このカウント値をメモリ１５に格納する。
２ａ乃至１２ｄで光子が検出されると、それぞれ検出出
力が電圧印加／クゥエンチ回路１３ａ乃至１３ｄを介し
てカウンタ回路１４に与えられる。ここで、図１（ｃ）
に示すように時間Ｔまででは３検出出力がカウンタ回路
１４に与えられ、時間Ｔから２Ｔまででは２検出出力が
カウンタ回路１４に与えられ、時間Ｔから３Ｔまででは
２検出出力がカウンタ回路１４に与えられたとすると
（ここでは、時間間隔Ｔを単位時間とする）、カウンタ
回路１４では単位時間Ｔ毎に検出出力をカウントとして
このカウント値をメモリ１５に格納する。
【００１９】このようにして、光子を計測することによ
って、時間分解能を有する計測を行うことができる。ま
た、図１（ｃ）に示すように時間Ｔまでにおいて、素子
１２ａの検出出力と素子１２ｃの検出出力とが極めて接
近していても個々の素子においては十分に間隔が開いて
いるため計測上の支障はない。特に、レーザーレーダー
等では一定時間（単位時間）毎に計測パルス数を分割す
ることによって距離分解又は高度分解することになる。
従って、一発のレーザーパルスで同時に高度毎の散乱光
の計測を行うことが可能となる。
って、時間分解能を有する計測を行うことができる。ま
た、図１（ｃ）に示すように時間Ｔまでにおいて、素子
１２ａの検出出力と素子１２ｃの検出出力とが極めて接
近していても個々の素子においては十分に間隔が開いて
いるため計測上の支障はない。特に、レーザーレーダー
等では一定時間（単位時間）毎に計測パルス数を分割す
ることによって距離分解又は高度分解することになる。
従って、一発のレーザーパルスで同時に高度毎の散乱光
の計測を行うことが可能となる。
【００２０】複数の素子を備える光検出素子部が市販さ
れていることもあるが、通常の線形領域での利用を意図
している関係上、ブレイクダウン電圧以上の電圧が印加
されることを考慮すると、素子間の絶縁が問題となる。
絶縁上の問題を避けるため、各素子間の間隙を大きくす
ると、受光不可領域が増大するので、図２に示す構成と
する。つまり、光検出素子部１２は多角錐型の反射鏡１
６及び複数の単一光検出素子１７乃至２０を備えてい
る。図示の例では、反射鏡１６は４反射面を有しおり、
各反射面に対応してそれぞれ単一光検出素子１７乃至２
０が配置されることになる（なお、ここでは、反射鏡１
６が４反射面を有する場合について図示したが、数は４
個に限定されるものでなく、必要に応じて適宜増やされ
る）。
れていることもあるが、通常の線形領域での利用を意図
している関係上、ブレイクダウン電圧以上の電圧が印加
されることを考慮すると、素子間の絶縁が問題となる。
絶縁上の問題を避けるため、各素子間の間隙を大きくす
ると、受光不可領域が増大するので、図２に示す構成と
する。つまり、光検出素子部１２は多角錐型の反射鏡１
６及び複数の単一光検出素子１７乃至２０を備えてい
る。図示の例では、反射鏡１６は４反射面を有しおり、
各反射面に対応してそれぞれ単一光検出素子１７乃至２
０が配置されることになる（なお、ここでは、反射鏡１
６が４反射面を有する場合について図示したが、数は４
個に限定されるものでなく、必要に応じて適宜増やされ
る）。
【００２１】ところで、集光装置２が大きい場合には、
集光径が単一光検出素子の光電面の２倍よりも大きくな
ることもある。この場合には、図３に示すように、ダイ
ヤモンドカット等によって傾きが異なる多数の面を有す
る反射鏡（多面体反射鏡）２１を準備して、これら面の
数に対応する数の単一光検出素子（図３においては光検
出素子２２及び２３のみを示す）を配置する。これによ
って、当然のことながら、カウントレートの向上を図る
ことができる。
集光径が単一光検出素子の光電面の２倍よりも大きくな
ることもある。この場合には、図３に示すように、ダイ
ヤモンドカット等によって傾きが異なる多数の面を有す
る反射鏡（多面体反射鏡）２１を準備して、これら面の
数に対応する数の単一光検出素子（図３においては光検
出素子２２及び２３のみを示す）を配置する。これによ
って、当然のことながら、カウントレートの向上を図る
ことができる。
【００２２】なお、図１においては、説明を簡単にする
ため、本来の機能に関係のない要素を省略したが、実際
には、図４に示すように、集光装置１１の後に受信視野
を制限する視野絞り２４、集光した光を一旦平行光とす
るためのコリメートレンズ２５、不要な波長をカットす
る干渉フィルタ２６、及び平行光を再度集光する集光レ
ンズ２７等が備えられているが、絶対的な構成要素では
ない。
ため、本来の機能に関係のない要素を省略したが、実際
には、図４に示すように、集光装置１１の後に受信視野
を制限する視野絞り２４、集光した光を一旦平行光とす
るためのコリメートレンズ２５、不要な波長をカットす
る干渉フィルタ２６、及び平行光を再度集光する集光レ
ンズ２７等が備えられているが、絶対的な構成要素では
ない。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明では複数の光
検出素子によって素子の光電面を上回る径の光を分担し
て受けるようにしたから、１素子では早すぎるカウント
レートとなる強い光の単一光子計測を行うことができる
という効果がある。
検出素子によって素子の光電面を上回る径の光を分担し
て受けるようにしたから、１素子では早すぎるカウント
レートとなる強い光の単一光子計測を行うことができる
という効果がある。
【図１】（ａ）は本発明による単一光子計測装置の一実
施例を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）に示す単一光子
計測装置において光検出素子部の構成の一例を示す図、
（ｃ）は（ａ）に示す単一光子計測装置の動作を説明す
るための図である。
施例を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）に示す単一光子
計測装置において光検出素子部の構成の一例を示す図、
（ｃ）は（ａ）に示す単一光子計測装置の動作を説明す
るための図である。
【図２】光検出素子部の他の例を示す図であり、（ａ）
は多角錐型反射鏡を示す図、（ｂ）は多角錐型反射鏡と
光検出素子との位置関係を示す図である。
は多角錐型反射鏡を示す図、（ｂ）は多角錐型反射鏡と
光検出素子との位置関係を示す図である。
【図３】光検出素子部の他の例を示す図であり、（ａ）
は多面体反射鏡及び光検出素子を示す図、（ｂ）は多面
体反射鏡を上方から示す図である。
は多面体反射鏡及び光検出素子を示す図、（ｂ）は多面
体反射鏡を上方から示す図である。
【図４】レーザーレーダーによって単一光子計測を行う
際に用いられる装置の一例を示す図である。
際に用いられる装置の一例を示す図である。
１１ 集光装置 １２ 光検出素子部 １２ａ〜１２ｄ 光検出素子 １３ａ〜１３ｄ 電圧印加／クゥエンチ回路 １４ カウンタ回路 １５ メモリ １６ 多角錐型反射鏡 １７〜２０，２２，２３ 単一光検出素子 ２１ 多面体反射鏡 ２４ 視野絞り ２５ コリメートレンズ ２６ 干渉フィルタ ２７ 集光レンズ
Claims (4)
- 【請求項１】 光を受け該光を集光する集光装置と、複
数の光検出素子を有し前記集光装置からの光に応じて検
出出力を送出する光検出素子部と、該光検出素子に対し
て電圧を印加するとともにクゥエンチングを行って該光
検出素子で単一光子計測を行う第１の手段と、前記光検
出素子からの検出出力を受け該検出出力をカウントする
カウンタ手段とを有することを単一光子計測装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載された単一光子計測装置
において、前記光検出素子部は複数の素子に分割されて
各素子が前記光検出素子を形成するようにしたことを特
徴とする単一光子計測装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載された単一光子計測装置
において、前記光検出素子部はさらに多角錐型反射鏡を
備えており、該多角錐型反射鏡は前記集光装置からの光
を受け、前記光検出素子は前記多角錐型反射鏡からの反
射光を受光する位置に配置された単一光電面の光検出素
子であることを特徴とする単一光子計測装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載された単一光子計測装置
において、前記光検出素子部はさらに多面体反射鏡を備
えており、該多面体反射鏡は前記集光装置からの光を受
け、前記光検出素子は前記多面体反射鏡からの反射光を
受光する位置に配置された単一光電面の光検出素子であ
ることを特徴とする単一光子計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31698993A JP2658843B2 (ja) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | 単一光子計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31698993A JP2658843B2 (ja) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | 単一光子計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07167709A true JPH07167709A (ja) | 1995-07-04 |
| JP2658843B2 JP2658843B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=18083183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31698993A Expired - Fee Related JP2658843B2 (ja) | 1993-12-16 | 1993-12-16 | 単一光子計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2658843B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5694211A (en) * | 1995-12-19 | 1997-12-02 | Laboratory Of Molecular Biophotonics | Light measuring apparatus for quantizing photon |
| US5990484A (en) * | 1997-10-29 | 1999-11-23 | Laboratory Of Molecular Biophotonics | Method and apparatus for measuring fluorescence |
| US6960771B1 (en) | 1999-03-26 | 2005-11-01 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical measurement apparatus and method for optical measurement |
| JP2007501934A (ja) * | 2003-08-12 | 2007-02-01 | ライカ ミクロジュステムス ツェーエムエス ゲーエムベーハー | 光ビームの光子検出装置 |
| WO2014181370A1 (ja) | 2013-05-07 | 2014-11-13 | Kaminao Minoru | 光通信用受信装置、光通信装置および光通信方法 |
-
1993
- 1993-12-16 JP JP31698993A patent/JP2658843B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5694211A (en) * | 1995-12-19 | 1997-12-02 | Laboratory Of Molecular Biophotonics | Light measuring apparatus for quantizing photon |
| US5990484A (en) * | 1997-10-29 | 1999-11-23 | Laboratory Of Molecular Biophotonics | Method and apparatus for measuring fluorescence |
| US6960771B1 (en) | 1999-03-26 | 2005-11-01 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical measurement apparatus and method for optical measurement |
| JP2007501934A (ja) * | 2003-08-12 | 2007-02-01 | ライカ ミクロジュステムス ツェーエムエス ゲーエムベーハー | 光ビームの光子検出装置 |
| WO2014181370A1 (ja) | 2013-05-07 | 2014-11-13 | Kaminao Minoru | 光通信用受信装置、光通信装置および光通信方法 |
| KR20160006732A (ko) | 2013-05-07 | 2016-01-19 | 미노루 카미나오 | 광통신용 수신장치, 광통신장치 및 광통신방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2658843B2 (ja) | 1997-09-30 |
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