[發明專利]一種基于超導納米線單光子探測器的自發布里淵散射光時域反射儀

無效

• 申請號: 201110314519.3
• 申請日: 2011-10-17
• 公開（公告）號: CN102506904A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 張旭蘋;胡君輝
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01D3/028
• 分類號: G01D3/028
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 張蘇沛

1.?一種基于超導納米線單光子探測器的自發布里淵散射光時域反射儀，其特征在于：它包括光脈沖產生單元（100），產生的光脈沖經環形器（200），耦合進傳感光纖（300），由傳感光纖散射回的背向散射光經光濾波單元（400）濾除背向瑞利散射信號后得到背向布里淵散射信號，由探測單元（500）探測該布里淵散射信號，最后由數據采集處理單元（600）對探測器輸出信號進行采集和處理，脈沖發生器（700）用于光脈沖產生單元的脈沖調制和數據采集處理單元的時鐘控制；所述光脈沖產生單元（100）包括窄線寬激光光源（101），偏振控制器（102）和電光調制器（103）；所述探測單元（500）包括置于溫度低于4k冷卻系統中的超導納米線單光子探測器（501）(SNSPD)和探測器的讀出電路（502）；所述數據采集處理單元（600）包括時間間隔分析儀（601）和數字信號處理單元（602）。

2.?根據權利要求1所述基于超導納米線單光子探測器的自發布里淵散射光時域反射儀，其特征在于：所述探測單元（500）為超導納米線單光子探測單元，反射儀并采用了單光子計數技術進行數據采集和處理。

3.?根據權利要求1所述基于超導納米線單光子探測器的自發布里淵散射光時域反射儀，其特征在于：所述光脈沖產生單元（100）由窄線寬激光器發射探測光，經偏振控制器（102）后，由經脈沖發生器控制的具有高消光比的電光調制器（103）調制成一定脈寬的光脈沖信號，調制頻率視傳感光纖長度而定。

4.?根據權利要求1所述基于超導納米線單光子探測器的自發布里淵散射光時域反射儀，其特征在于：所述光脈沖產生單元（100）為窄線寬連續光激光器，偏振控制器和具有高消光比的電光調制器組成，也可以是能產生脈沖寬度滿足要求的窄線寬脈沖激光器。

5.?根據權利要求1所述基于超導納米線單光子探測器的自發布里淵散射光時域反射儀，其特征在于：用于傳感的光纖（300）一般是標準的單模光纖，也可以是其他類型的單模光纖。

6.?根據權利要求1所述基于超導納米線單光子探測器的自發布里淵散射光時域反射儀，其特征在于：所述將脈沖光耦合進傳感光纖的環形器（200）可以由3dB光纖耦合器代替。

7.?根據權利要求1所述基于超導納米線單光子探測器的自發布里淵散射光時域反射儀，其特征在于：所述濾波器單元（400）可以是能達到將背向瑞利散射光和背向布里淵散射光分離的反射式光纖光柵，兩個光纖光柵及隔離器組成的雙光纖光柵濾波器，法布里-珀羅(Fabry-Perot)干涉儀，馬赫-曾德(Mach-Zehnder)干涉儀，或窄帶寬(小于0.09nm)的其他光濾波器中的一種。

8.?根據權利要求2所述基于超導納米線單光子探測器的自發布里淵散射光時域反射儀，其特征在于：所述超導納米線單光子探測單元（500）由以NbN超導納米線為敏感材料并且置于冷卻系統中的單光子探測器和探測器讀出電路組成，所述單光子探測器能到達單個光子的探測水平。

9.?根據權利要求1所述基于超導納米線單光子探測器的自發布里淵散射光時域反射儀，其特征在于：所述數據采集處理單元（600）包括時間間隔分析儀和數字信號處理單元，具有時間相關的光子計數能力，即能對所探測的光子數進行統計，并能記錄探測器輸出光電信號與光脈沖產生單元發光脈沖的時間間隔。

10.?根據權利要求1所述基于超導納米線單光子探測器的自發布里淵散射光時域反射儀，其特征在于：所述數據采集處理單元（600）可以由具有光子計數性能的其他硬件構成，如光子計數器與高速數字示波器組合，或采集卡與計算機組合，或多道分析儀(Multichannel?Analyzer)。