[發明專利]高速大幅度門控單光子探測系統

在審

• 申請號: 201710026025.2
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106768320A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 張軍;蔣文浩;潘建偉
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44;G01J1/02
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,鄭哲

1.一種高速大幅度門控單光子探測系統，其特征在于，包括：依次連接的鎖相環(V1)、精密延時器(DL1)、輸入濾波及放大模塊(1)、APD模塊(2)、輸出濾波模塊(3)以及甄別與整形模塊(4)；其中：

外部時鐘源經IN接口接入鎖相環(V1)，經鎖相環(V1)鎖相倍頻后由精密延時器(DL1)精密調節光子到達門控信號的位置，使得探測系統的計數率在最高值；再由輸入濾波及放大模塊(1)對輸入信號進行整形與放大處理后輸入至APD模塊(2)，由輸出濾波模塊(3)對APD模塊(2)的輸出信號進行濾波，提取出雪崩信號，最后由甄別與整形模塊(4)對雪崩信號進行甄別與整形，得到計數信號。

2.根據權利要求1所述的一種高速大幅度門控單光子探測系統，其特征在于，所述輸入濾波及放大模塊(1)包括：依次連接的帶通濾波器(F1)和射頻功率放大器(A1)；所述帶通濾波器(F1)對輸入的門控信號進行整形，所述射頻功率放大器(A1)對整形后的門控信號進行信號放大處理。

3.根據權利要求1所述的一種高速大幅度門控單光子探測系統，其特征在于，所述APD模塊包括：匹配電阻(R1)、隔直電容(C1)、低噪聲直流偏置電源(P1)、選擇開關(S1)，限流電阻(R2)、APD、采樣電阻(R3)和溫度控制芯片(I1)；

所述輸入濾波及放大模塊(1)通過交流耦合輸入電路耦合至APD的陰極，所述交流耦合輸入電路由匹配電阻(R1)和隔直電容(C1)組成，匹配電阻(R1)一端接地，另一端與輸入濾波及放大模塊的輸出端，以及隔直電容(C1)的一端相連；隔直電容(C1)的另一端與APD的陰極以及限流電阻(R2)的一端相連，限流電阻(R2)另一端與低噪聲直流偏置電源(P1)相連，通過選擇開關(S1)控制低噪聲直流偏置電源(P1)的開、關狀態，控制探測器是否工作；APD的陽極與輸出濾波模塊的輸入及采樣電阻(R3)一端相連，采樣電阻(R3)另一端接地；溫度控制芯片(I1)與APD自身集成的半導體制冷TEC和熱敏電阻相連，控制雪崩光電二極管工作的溫度。

4.根據權利要求1所述的一種高速大幅度門控單光子探測系統，其特征在于，所述輸出濾波模塊(3)包括：依次連接的帶阻濾波器(F2)和低通濾波器(F3)；采用帶阻濾波器(F2)與低通濾波器(F3)級聯的方式移除APD模塊(2)輸出信號的容性相應信號，從而提取出雪崩信號。

5.根據權利要求1所述的一種高速大幅度門控單光子探測系統，其特征在于，所述甄別與整形模塊(4)包括：依次連接的高速甄別器(D1)和脈沖整形模塊(M1)；所述高速甄別器(D1)對輸入的雪崩信號進行甄別，輸出數字信號；所述脈沖整形模塊(M1)對數字信號進行整形，得到計數信號。