[發明專利]一種探測光信號的實現方法及系統

有效

• 申請號: 201610058149.4
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105606232B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 張劍;韓松;朱義君;于宏毅;鄔江興;仵國鋒;汪濤;田忠駿;王超;張霞
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍信息工程大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

本申請提供了一種探測光信號的實現方法及系統，設置至少一個光探測陣列，每個光探測陣列包括多個單光子雪崩二極管，控制選定的目標單光子雪崩二極管進入工作狀態探測光信號，并在目標單光子雪崩二極管接收到光子，從工作狀態進入重啟狀態時，通過重新選定當前處于非工作狀態的任意一個單光子雪崩二極管作為新的目標單光子雪崩二極管，按照上述方式繼續探測光信號，如此循環，從而保證在任意時刻都有一個單光子雪崩二極管在探測光信號，提高了系統的光信號探測性能，避免漏掉本應該探測到的光子，消除了單光子雪崩二極管的死時間對光信號探測的不利影響。

技術領域

本申請主要涉及光信號的探測應用領域，更具體地說是涉及一種探測光信號的實現方法及系統。

背景技術

目前，單光子雪崩二極管(Single Photon Avalanche Diode，SPAD)以其雪崩增益大、響應速度快、探測效率高、體積小、質量輕且功耗低等特性，成為了制作單光子探測器的最佳器件，且有其陣列集成的單光子探測器還能夠獲得光子信號的時間和空間信息，從而使其在弱光探測領域得到廣泛的應用。

其中，由于單光子雪崩二極管工作時需要處在改革模式，在這種模式下一旦發生雪崩，為了防止單光子雪崩二極管持續通過大電流而燒壞，影響其對光信號的連續探測，通常需要淬火電路花費一定時間進行降壓，防止單光子雪崩二極管雪崩擊穿，之后，單光子雪崩二極管還需要一段時間恢復其光子探測能力。由此可見，單光子雪崩二極管一旦被觸發后將需要一段時間來重啟，之后才能進行下一個光子事件的探測，這大大限制了光子雪崩二極管的探測能力。

然而，在現有技術中，只能縮短單光子雪崩二極管重啟進入工作狀態的延遲時間，對改善單光子雪崩二極管的探測能力的效果并不理想。

發明內容

有鑒于此，本申請提供了一種探測光信號的實現方法及系統，通過對多個單光子雪崩二極管進行分時復用，從而消除死時間對探測光信號的不利影響。

為了實現上述目的，本申請提供了以下技術方案：

一種探測光信號的實現方法，所述方法包括：

控制當前選定的目標單光子雪崩二極管進入工作狀態探測光信號；

在所述目標單光子雪崩二極管接收到光子，從所述工作狀態進入重啟狀態時，重新選定當前處于非工作狀態的任意一個單光子雪崩二極管作為新的目標單光子雪崩二極管，并返回所述控制當前選定的目標單光子雪崩二極管進入工作狀態探測光信號步驟。

優選的，在所述控制當前選定的目標單光子雪崩二極管進入工作狀態探測光信號之前，所述方法還包括：

將獲得的當前發射光子數與預設模式的劃分等級進行比較；

當所述當前發射光子數不大于第一閾值，啟動單個光探測陣列檢測模式；

當所述當前發射光子數大于所述第一閾值且不大于第二閾值時，啟動多個光探測陣列檢測模式，其中，每個光探測陣列包含有多個單光子雪崩二極管；

當所述當前發射光子數大于所述第二閾值時，啟動靈敏性最大化檢測模式，在所述靈敏性最大化檢測模式下，多個光探測陣列中的每一個單光子雪崩二極管存在一一對應的光電倍增管組件。

優選的，進入所述重啟狀態的單光子雪崩二極管將在第一預設時間后進入非工作狀態。

優選的，在所述重新選定當前處于非工作狀態的任意一個單光子雪崩二極管作為新的目標單光子雪崩二極管之前，所述方法還包括：

驗證當前是否存在處于非工作狀態的單光子雪崩二極管；

若不存在，輸出提示信息。

一種探測光信號的實現系統，所述系統包括：