[發明專利]單光子探測器死時間控制裝置

有效

• 申請號: 201210584935.X
• 申請日: 2012-12-30
• 公開（公告）號: CN103278248A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 蔣金鳳
• 申請（專利權）人: 安徽問天量子科技股份有限公司
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于高速率光信號探測的單光子探測器的死時間控制器，尤其涉及一種單光子探測器死時間控制裝置。?

背景技術

單光子探測器死時間控制是指在APD探測到一個光信號后由死時間控制電路產生兩路控制信號使門控電路和雪崩信號處理電路進入非使能狀態，此時單光子探測器是不會產生任何探測計數的。在經過一段死時間后，死時間控制電路又會產生兩路控制信號來使能門控電路和雪崩信號處理電路，此時單光子探測器又進入正常工作狀態。換句話說，單光子探測器就是利用雪崩光電二極管（APD）的雪崩效應使光電流得到倍增的高靈敏度的檢測器?，F有的單光子探測器電路部分基本是由門控電路和雪崩信號處理電路組成的，并且采用死時間控制電路抑制后脈沖效應造成的暗記數。隨著單光子探測技術的發展，人們對單光子探測器的探測速率要求也越來越高。目前單光子探測器的后處理電路的速率也正亟待提高。在后處理電路中，死時間控制電路對探測器的探測速率和探測效率的影響也非常大，傳統的死時間控制電路響應速度慢，不能滿足高探測速率的要求。因此非常需求一種能適用于高探測速率的死時間控制電路。傳統的死時間控制電路方案如圖1所示，即傳統的死時間控制過程，其過程是在光信號引發APD管雪崩后，雪崩信號處理電路會把微弱的雪崩信號甄別出來再經過一系列的處理后送至主控芯片FPGA，然后再由FPGA產生兩路死時間控制信號，一路用于控制門控電路，另一路用于控制雪崩信號處理電路(虛線框部分)。圖2是傳統的死時間控制雪崩信號處理電路簡圖，其中第一死時間控制信號正是由FPGA產生的，這里省略了死時間控制信號2，其原理同第一死時間控制信號，也是由FPGA產生輸出。

發明內容

本發明的目的在于提供一種穩定可靠、響應速度快的單光子探測器死時間控制裝置。?

為實現上述技術目的問題，本發明采取的技術方案為：單光子探測器死時間控制裝置，包括主控模塊、雪崩信號甄別模塊、D觸發器脈沖整形模塊、D觸發器分頻模塊和門控模塊；其特征在于：主控模塊與D觸發器脈沖整形模塊電連接并將第一死時間控制信號輸出給D觸發器脈沖整形模塊；D觸發器脈沖整形模塊與門控模塊電連接并輸出第二死時間控制信號給門控模塊；門控模塊與雪崩信號甄別模塊電連接并將同步使能信號輸出給雪崩信號甄別模塊；雪崩信號甄別模塊、D觸發器脈沖整形模塊和D觸發器分頻模塊依次電連接；D觸發器分頻模塊與主控模塊電連接并輸出光子探測信號給主控模塊。

與現有技術相比，本發明的優點分析如下：

1、如圖3和圖4所示，把同步使能信號加在了雪崩信號甄別比較器上，而不是在D觸發器1上。因為當光信號和門控脈沖同時加到APD管時，APD管真正開始雪崩的時間是不確定的，它可能出現在門脈沖寬度時間內的任何時刻，這就使得送入甄別比較器的雪崩信號在一定時間范圍上抖動，若比較器未加使能控制，那么比較器輸出的脈沖也將是抖動的，因為其寬度只有幾百皮秒的窄脈沖。在高速率光信號探測時，這種抖動將會嚴重導致計數錯誤。本發明采用的解決方法是通過示波器觀察雪崩信號脈沖重疊區，然后將同步使能信號在時間上對齊到該重疊區，那么比較器的將只會在同步使能信號上升沿到來時輸出，這樣輸出信號將會是一個脈沖前沿穩定的信號。