單光子探測(cè)器（SPD）是一種超低噪聲器件，增強(qiáng)的靈敏度使其能夠探測(cè)到光的最小能量量子——光子。單光子探測(cè)器可以對(duì)單個(gè)光子進(jìn)行探測(cè)和計(jì)數(shù)，在許多可獲得的信號(hào)強(qiáng)度僅為幾個(gè)光子能量級(jí)的新興應(yīng)用中，單光子探測(cè)器可以一展身手。利用類似于人眼桿狀細(xì)胞的光探測(cè)機(jī)理，美國(guó)西北大學(xué)和伊利諾斯州大學(xué)的研究小組已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了紅外單光子聚焦載流子增強(qiáng)傳感器（FOCUS）。該裝置有望在生物光子學(xué)、醫(yī)學(xué)影像、非破壞性材料檢查、國(guó)土安全與監(jiān)視、軍事視覺(jué)與導(dǎo)航、量子成像以及加密系統(tǒng)等方面取得廣泛應(yīng)用。

單光子探測(cè)器的主要運(yùn)用：

1.軍事方面

光子，是光的最小能量量子。單光子探測(cè)技術(shù)，是近些年剛剛起步的一種新式光電探測(cè)技術(shù)，其原理是利用新式光電效應(yīng)，可對(duì)入射的單個(gè)光子進(jìn)行計(jì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)極微弱目標(biāo)信號(hào)的探測(cè)。有關(guān)專家認(rèn)為，單光子探測(cè)技術(shù)能將現(xiàn)有的機(jī)載光電探測(cè)距離從幾十公里提高到幾千公里，勢(shì)必帶來(lái)機(jī)載目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)的革命，極大地改變未來(lái)空天戰(zhàn)場(chǎng)的作戰(zhàn)方式。

隱身飛機(jī)將無(wú)處“隱身”。F－22、B－2等飛機(jī)高超的隱身性能，幾乎使現(xiàn)役雷達(dá)和光電探測(cè)系統(tǒng)變成“瞎子”。但單光子探測(cè)系統(tǒng)極高的探測(cè)靈敏度，即使對(duì)F－22、B－2這樣的隱身飛機(jī)，作用距離也可達(dá)到幾百到幾千公里，可在極遠(yuǎn)距離上發(fā)現(xiàn)隱身飛機(jī)，使其“無(wú)處遁形”。

空戰(zhàn)將從“中距”拉向“遠(yuǎn)距”。配裝單光子探測(cè)系統(tǒng)的作戰(zhàn)飛機(jī)，由于對(duì)空目標(biāo)探測(cè)距離極遠(yuǎn)，將使空中作戰(zhàn)從目前的中距進(jìn)一步擴(kuò)為遠(yuǎn)距。如：配掛單光子超遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈，火力攻擊距離可達(dá)到幾百到幾千公里之外。空中戰(zhàn)爭(zhēng)將從傳統(tǒng)的幾十公里的超視距作戰(zhàn)變?yōu)殚g隔幾千公里的非接觸戰(zhàn)爭(zhēng)。

“全球感知，全球打擊”成為可能。利用空中平臺(tái)或臨近空間平臺(tái)配裝單光子探測(cè)系統(tǒng)，構(gòu)建單光子探測(cè)網(wǎng)絡(luò)，只需幾部單光子探測(cè)系統(tǒng)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)領(lǐng)空的全域覆蓋。在此基礎(chǔ)上用地面或空中遠(yuǎn)程導(dǎo)彈構(gòu)建空中地面聯(lián)合火力網(wǎng)，把單光子探測(cè)網(wǎng)絡(luò)作為網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的目標(biāo)探測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可對(duì)任何位置（地面或空中）發(fā)射的導(dǎo)彈進(jìn)行目標(biāo)指引，有效攻擊全球目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)“全球感知，全球打擊”。

2.光譜測(cè)量

利用單光子探測(cè)技術(shù)，可極大提高光譜測(cè)量的靈敏度和精確性，靈敏度提高3-4個(gè)數(shù)量級(jí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)微量物質(zhì)成分的光譜分析，使化學(xué)成分檢測(cè)和安全檢查等系統(tǒng)達(dá)到超高靈敏度。

3.生物發(fā)光

生物發(fā)光是一種微弱的準(zhǔn)連續(xù)光子輻射現(xiàn)象。利用單光子探測(cè)技術(shù)能對(duì)生物發(fā)光進(jìn)行有效探測(cè)，可用于分析生物體內(nèi)特別體系的功能以及細(xì)胞的代謝或破壞過(guò)程，還能有效的推動(dòng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對(duì)于腦功能和基因工程的研究。

4.光纖傳感

光纖傳感工作頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大、適合遙測(cè)遙控、可低損耗傳輸，利用單光子探測(cè)技術(shù)可極大地提高光纖傳感的靈敏度和監(jiān)控長(zhǎng)度，對(duì)輸油管道和海底光纜的安全監(jiān)控、大型建筑的火災(zāi)報(bào)警、海岸線或邊境安全等領(lǐng)域具有重大意義。