單光子探測將單光子激發(fā)的單個(gè)光電子信號放大，通過脈沖甄別和數(shù)字計(jì)數(shù)等技術(shù)識別提取極弱光電子信號，達(dá)到光電探測的超靈敏極限。
高效率單光子測控由于其巨大科研價(jià)值和重要戰(zhàn)略地位已成為近年國際上活躍的前沿領(lǐng)域之一，不僅是現(xiàn)代信息科學(xué)、精密測量、量子技術(shù)、超靈敏探測等高新技術(shù)的迫切需要，其自身迅猛發(fā)展帶來了系列化原理和概念的突破，已形成一個(gè)新學(xué)科分支：單光子測控物理學(xué)，正持續(xù)地推動(dòng)分子電子學(xué)、表面等離子激元學(xué)、紅外光子學(xué)等以及相關(guān)高新技術(shù)發(fā)展。

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

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。利用單光子探測技術(shù)能對生物發(fā)光進(jìn)行有效探測，可用于分析生物體內(nèi)特別體系的功能以及細(xì)胞的代謝或破壞過程，還能有效的推動(dòng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對于腦功能和基因工程的研究。

光纖傳感：
光纖傳感工作頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大、適合遙測遙控、可低損耗傳輸，利用單光子探測技術(shù)可極大地提高光纖傳感的靈敏度和監(jiān)控長度，對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。