5.8　亚泊松光子统计的观测

成功进行亚泊松光子统计的观测依赖于两个关键方面：

(1)找到具有亚泊松统计的光源；

(2)发展高效率的探测器。

缺少高效率单光子探测器，是最初在实验室中难以观测到亚泊松统计的主要原因。无论输入光子分布如何，低效率的探测器探测到的往往是随机的光子计数统计（即泊松分布）。幸运的是，随着技术进步，人们已经研发出多种波长的高效率单光子探测器，这使亚泊松统计的观测成为可能。接下来，我们说明如何直接从电驱动的光源中获得亚泊松光。(https://www.daowen.com)

图5.8　探测亚泊松光的方案示意图

图5.8展示了产生253.7 nm亚泊松光的实验方案。这个方案能够实现探测亚泊松光的原因是原子被激发并辐射出一个光子需要的时间比电流中电子涨落的时间尺度小的多，这意味着放电管辐射出的光子的统计性质与电流中电子的统计性质密切相关。很显然，如果电子流是完全规则的，那么光子流也是规则的，光子之间具有相同的时间间隔，高度服从亚泊松分布。在本方案中，给Franck-Hertz放电管施加相对较小的电压（4.887 V），会在阴极出现空间电荷，从而在阴极和阳极之间形成电流，电流中空间电荷会趋于规则排列，因此放电管电流中的电子是亚泊松分布的，当电子碰撞到汞原子激发出光子时，将会产生亚泊松分布的、波长为253.7 nm的紫外光子流，光子被光电倍增管和光子计数器探测。另外，这个方案需要足够高的激发辐射率，一旦激发辐射率不够，则只有随机的部分电子能够激发出光子，从而导致光子分布的随机性。

当然，上述的方案探测到亚泊松分布的效率仍然非常低，测得的光子数涨落仅仅比泊松分布低0.16%。后来，人们又在此基础上推广到固态方案，比如发光二极管（Light-Emitting Diode，LED）、激光二极管（Laser Diodes，LD）和半导体激光二极管等，获得了比放电管更高的效率。