01
单光子探测概述
什么是单光子探测、核心应用场景（量子通信、激光雷达、生物成像）、技术发展简史。
基础量子
02
光子与物质相互作用
光电效应、雪崩效应、量子效率与暗计数率的基本概念。
物理核心
03
SPAD（单光子雪崩二极管）原理
SPAD结构、盖革模式工作、淬灭机制（被动淬灭与主动淬灭）。
器件雪崩
04
SPAD关键性能参数
光子探测效率（PDE）、暗计数率（DCR）、后脉冲概率、时间抖动（Jitter）。
指标测试
05
SPAD器件选型
硅基SPAD、InGaAs/InP SPAD、宽禁带半导体（SiC、GaN）SPAD的对比与选型指南。
选型材料
06
SPAD偏压与淬灭电路设计
偏压产生电路（DC-DC升压）、被动淬灭电路设计、主动淬灭电路设计（混合型）。
电路高压
07
SPAD读出电路设计
前端模拟前端（TIA跨阻放大器）、比较器整形、PECL/LVDS电平转换。
模拟高速
08
时间相关单光子计数（TCSPC）原理
TCSPC工作流程、时间幅度转换器（TAC）与时间数字转换器（TDC）。
时序核心
09
TCSPC系统搭建
激光器同步、探测器信号接入、时间相关单光子计数模块（SPC-130等）配置。
系统集成
10
单光子探测中的噪声抑制
暗计数抑制（温度控制、电压优化）、后脉冲抑制（死区时间设置）、环境光抑制。
噪声优化
11
单光子探测器的光学耦合
光纤耦合（单模/多模）、自由空间耦合、透镜与滤光片选型。
光学耦合
12
单光子探测器的温控系统
热电制冷器（TEC）原理、PID温控电路设计、低温恒温器选型。
温控TEC
13
单光子探测器的测试与标定
PDE测试方法、DCR测试方法、时间抖动测试方法、后脉冲概率测试。
测试计量
14
驱动与数据采集系统
FPGA控制逻辑、USB/PCIe数据接口、上位机软件架构。
FPGA数据
15
量子密钥分发（QKD）应用
BB84协议、诱骗态协议、探测器对QKD系统性能的影响。
量子安全
16
激光雷达（LiDAR）应用
单光子LiDAR原理、远距离测距、3D成像。
LiDAR成像
17
生物成像应用
荧光寿命成像（FLIM）、扩散光学层析成像（DOT）。
生物FLIM
18
量子随机数发生器（QRNG）应用
基于探测时间的QRNG、基于探测位置的QRNG。
随机数量子
19
可靠性设计
老化测试、温度循环测试、抗辐射设计（空间应用）。
可靠性航天
20
商用方案概述
主流厂商（ID Quantique、Excelitas、Laser Components、Hamamatsu）产品对比。
厂商市场
21
商用SPAD模块选型指南
模块化SPAD（如ID100、SPCM-AQRH）、参数对比、价格区间与采购建议。
选型采购
22
商用TCSPC模块选型指南
PicoHarp、TimeHarp、SPC系列模块对比、时间分辨率与通道数选择。
TCSPC对比
23
系统集成设计
光学平台搭建、电磁屏蔽设计、电源完整性设计。
集成EMC
24
系统软件控制
Python控制库（如PySPAD）、LabVIEW控制、数据采集与实时显示。
软件Python
25
数据处理与分析
光子计数统计、时间相关直方图分析、曲线拟合（指数衰减、高斯拟合）。
数据拟合
26
校准与验证
标准光源校准、交叉验证方法、不确定度分析。
校准不确定度
27
成本优化
核心器件国产替代方案、PCB设计与制造优化、系统集成降本。
成本国产
28
专利布局
核心专利分析（SPAD结构、淬灭电路、TCSPC方法）、专利规避策略。
专利IP
29
产业化路径
从实验室样机到小批量生产、质量控制体系、认证与标准（CE、FCC）。
产业认证
30
未来趋势
片上集成SPAD阵列、超导纳米线单光子探测器（SNSPD）民用化、AI辅助光子计数。
前沿SNSPD