检测单光子的应用与能够有效地生产或操纵它们同样重要。根据不同的应用，人们必须瞄准以下不同的考虑：

- 探测所有进入的光子

- 能够检测任何光子的能量

- 能够解决传入光子的数量问题

- 能够在没有背景噪音的情况下探测到它们

对“完美”探测器的追求仍在继续，许多方面都必须考虑到，如所需的波长范围、速度、宽动态范围等等。为了满足自己的需求，人们必须选择不同的材料、电子器件、低温的光学接口等等。

单光子探测器(SPD)是一种高灵敏度的光电探测器，可以探测单个光子。它可以对单个光子进行计数，实现对极微弱目标信号的探测，在光量子信息技术、人眼安全激光雷达、光子源表征等领域有着广泛的应用。

SPD的分类。根据检测器材料的不同，SPD可分为半导体单光子探测器和超导单光子探测器。根据器件检测原理的不同，半导体单光子探测器可进一步分为光电倍增管（PMT）、单光子雪崩光电二极管（SPAD）、频率上转换单光子探测器（UCSPD）等；而超导单光子探测器可进一步分为超导隧道结探测器（STJ）、转变边缘传感器（TES）、超导纳米线单光子探测器（SNSPD）等。来源链接

目前，大多数商业探测器是由半导体或超导体材料制成的固态探测器。目前有四个系列的这种单光子探测器，它们是光电倍增管、单光子雪崩光电二极管（可见光范围由硅制成，近红外（IR）范围由InGaAs制成）、超导纳米线单光子探测器和转变边缘探测器（TES；通常由钨制成）。

不同的单光子探测器有不同的优点和缺点。表中列出了目前使用的SPD的典型参数，其中一些数据来自参考文献，其他数据来自各公司网站。从表中可以看出，基于半导体的单光子探测器大多工作在可见光范围内，与超导单光子探测器相比，在红外范围内的探测效率较低，暗计数较高。

光电倍增管以光电效应为基础，主要用于紫外到可见光范围。单光子雪崩光电二极管是在所谓的“盖革模式”下工作的半导体光电二极管，而超导纳米线单光子探测器（近红外范围）和转变边缘传感器（中红外范围）是在接近临界相变的低温下工作的超导材料，其特殊性在于转变边缘传感器是测光仪，能够分辨进入的光子数量（到目前为止，在1550纳米的电信波长下多）。

2022 年中国 SPD 市场价值 6700 万美元，预计到 2026 年将增长到 1.55 亿美元，6 年复合年增长率为 18.15%。

文章来源：中国科学院物理研究所