基于皮秒时间戳的单光子多时钟锁相检测

抽象的

在许多光学实验和技术中，从高背景噪声中提取低单光子计数率的信号是一项挑战。本文展示了一种基于连续光子时间戳的单光子锁相检测方案，该方案可将信噪比提高两个数量级以上。通过对周期性扰动引起的信号调制进行时间分辨，可以滤除98%的暗计数，并识别出来自多种不同非线性过程的<1 count/s的贡献。作为概念验证，我们利用相干反斯托克斯拉曼光谱测量来确定等离子体纳米腔中少量分子的振动寿命。该检测方案可应用于所有具有任意数量同时调制频率的单光子计数实验，在保持低光子剂量的前提下，显著提高信噪比，并以皮秒时间分辨率解析物理过程。本文提供的开源仪器包可实现低成本部署。.