[發明專利]一種半導體紅外單光子探測器雪崩信號甄別裝置及方法

有效

• 申請號: 201410025243.0
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN103759840A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 何德勇;王雙;陳巍;銀振強;周政;韓正甫;郭光燦
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種單光子探測器雪崩信號同步甄別裝置，其特征在于，該裝置包括：高速比較器，D觸發器，脈沖寬度整形單元，第一可編程延時單元，第二可編程延時單元和扇出單元，其中：

所述扇出單元與所述第一可編程延時單元和第二可編程延時單元連接，用于將一路單光子探測器門控觸發信號變成兩路完全相同的信號輸出，一路信號輸入所述第一可編程延時單元，另一路信號輸入所述第二可編程延時單元；

所述第一可編程延時單元與所述高速比較器連接，用于對其輸入信號進行延時控制，并將延時后的信號送入所述高速比較器中，以作為所述高速比較器的鎖存控制信號；

所述第二可編程延時單元與所述D觸發器連接，用于對其輸入信號進行延時控制，并將延時后的信號送入所述D觸發器中，以作為所述D觸發器的時鐘信號；

所述高速比較器與所述D觸發器和所述第一可編程延時單元連接，用于基于雪崩二極管的雪崩信號和鎖存控制信號輸出數字電平信號，并將所述數字電平信號送入所述D觸發器，作為所述D觸發器的數據信號；

所述D觸發器與所述高速比較器、所述第二可編程延時單元和所述脈沖寬度整形單元連接，用于基于所述高速比較器輸出的數據信號和所述第二可編程延時單元輸出的時鐘信號，采樣幅度高于閾值的有效雪崩信號得到輸出信號，并將所述輸出信號送入所述脈沖寬度整形單元；

所述脈沖寬度整形單元與所述D觸發器連接，用于根據所述D觸發器的輸出信號輸出脈沖寬度可控的單光子探測信號。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一可編程延時單元控制的延時可調，以使高速比較器的輸出數字電平信號在所述雪崩信號幅度最高的位置鎖存。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二可編程延時單元控制的延時可調，以使剛被鎖存并且穩定下來的高速比較器的輸出數字電平信號正好被D觸發器采樣。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述扇出單元由兩片1：4扇出芯片組成。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述可編程延時單元為雙通道延時芯片。

6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述脈沖寬度整形單元由D觸發器和延時芯片通過復位反饋構成。

7.一種單光子探測器雪崩信號同步甄別方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟S1，單光子探測器門控觸發信號經過扇出單元，得到兩路信號，兩路信號分別通過兩路可編程延時單元進行延時控制；

步驟S2，將其中一路延時信號送入高速比較器，作為高速比較器的鎖存控制信號；將另外一路延時信號送入D觸發器，作為D觸發器的時鐘信號；

步驟S3，將雪崩二極管雪崩信號輸入至所述高速比較器，所述高速比較器在所述鎖存控制信號的控制下，輸出數字電平信號至所述D觸發器，作為D觸發器的數據信號；

步驟S4，所述D觸發器基于所述高速比較器輸出的數據信號和所述第二可編程延時單元輸出的時鐘信號，采樣幅度高于閾值的有效雪崩信號得到輸出信號，并將所述輸出信號送入脈沖寬度整形單元，產生脈沖寬度可控的單光子探測信號。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述門控觸發信號到高速比較器的延時可調，以使高速比較器的輸出數字電平信號在所述雪崩信號幅度最高的位置鎖存。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述門控觸發信號到D觸發器的延時可調，以使剛被鎖存并且穩定下來的高速比較器的輸出數字電平信號正好被D觸發器采樣。