光子相关设备的基础是将两个单光子探测器和一个TCSPC（时间相关单光子计数器）设备组成。在我们的示例中，使用IDQ的IDQube系列近红外单光子探测器和ID900时间控制器。

1. 单光子源表征Single-Photon Source Characterization

纯度测量：完美的单光子源产生纯单光子，换句话说，光的量子态只包含单光子Fock态分量|1⟩. 在现实世界中，没有一个单光子源是完美的，并且总是存在一小部分2光子Fock态|2⟩ 并且更多地处于量子态。因此，通过测量光子源的纯度来表征光子源很重要，换句话说，状态中包含了多少2个光子（或更多）。Hanbury Brown和Twiss（HBT）的测量正是这样测量的：单光子源的输出被发送到分束器。然后将分束器的输出发送到基础光子相关装置，如下所述。通过绘制探测器时间差的直方图，得到如下直方图：

对于零时差几乎没有双重检测的事实是有意义的，因为单光子源一次发送一个光子，而不是更多。在这种情况下，我们讨论反相关，零处的剩余计数归因于单光子源SPS缺陷，因此降低了单光子源的纯度。通过进行Hong-Ou-Mandel（HOM）实验，可以使用几乎相同的装置来表征SPS的不可区分性。

2.光子相关光谱Photon Correlation Spectroscopy（PCS）

在这个应用中，我们观察的是来自样品（溶液或气体）的散射光子信号，该样品含有纳米到微米大小的颗粒。由于这些粒子的布朗运动，我们观察到样品散射光子到达时的时间波动。小颗粒产生快速波动，而大颗粒产生缓慢波动，如下所示：

根据这些数据，可以重建自相关函数，并根据主要波动频率确定粒子的大小。该应用必须具有非常好的高定时分辨率，以便能够测量小粒子的快速波动。使用任何IDQ单光子探测器和ID900时间控制器将获得优异的皮秒精度光子相关光谱。

3.用于测试计量的光子相关——激光雷达 LiDAR

光子相关也用于激光雷达应用中，以提高信噪比。原则上，这使得激光雷达即使在非常恶劣的能见度条件下也能探测到障碍物。事实上，由于激光雷达发射的是短而明亮的脉冲，我们在很短的时间窗口内接收到来自硬目标的大量散射光子
雾、雨或雪的散射导致光子在时间上扩散，因为这些软目标在空间中扩散。长距离激光雷达需要能够检测少量光子，并区分来自雾和漫反射物体以及硬目标（人、动物、树木等）的散射光子。相关性有助于实现这一点。
考虑到仅检测到2个或更多光子（该阈值也可以是3个或更多个光子），可以几乎消除软目标的贡献，如下所述：