[發明專利]一種近紅外波段超低噪聲自由運行單光子探測器

在審

• 申請號: 201710078282.0
• 申請日: 2017-02-14
• 公開（公告）號: CN106872055A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 張軍;余超;劉乃樂;潘建偉
• 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: 北京凱特來知識產權代理有限公司11260
• 代理人: 鄭立明,鄭哲

1.一種近紅外波段超低噪聲自由運行單光子探測器，其特征在于，包括：負反饋雪崩光電二極管NFAD及其外圍電路、制冷盒、甄別模塊、死時間設置模塊、溫度調節模塊以及FPGA；其中：

NFAD及其外圍電路分別通過甄別模塊和死時間設置模塊與FPGA相連，所述甄別模塊用于將雪崩信號轉換成電平信號后發送給FPGA，所述死時間設置模塊用于將NFAD上的偏壓降低到雪崩電壓之下；所述NFAD及其外圍電路封裝在制冷盒中，該制冷盒通過溫度調節模塊與FPGA相連。

2.根據權利要求1所述的一種近紅外波段超低噪聲自由運行單光子探測器，其特征在于，所述NFAD及其外圍電路包括：NFAD、第一電阻R1、第二電阻R2以及電容C1；

其中，NFAD的陰極與第一電阻R1一端相連，第一電阻R1的另一端連接到直流偏置電壓P1；NFAD陽極與第二電阻R2相連，第二電阻R2另一端接地；當有雪崩信號產生時，雪崩電流在電阻R1上產生壓降，形成一個負脈沖信號；

電容C1一端連接在NFAD陰極，另一端連接甄別模塊；雪崩信號通過電容C1交流耦合到甄別模塊的輸入端，進而通過甄別模塊處理后傳輸至FPGA。

3.根據權利要求1所述的一種近紅外波段超低噪聲自由運行單光子探測器，其特征在于，所述甄別模塊包括；相互連接的低噪聲放大器A1與甄別器D1；所述低噪聲放大器A1將NFAD及其外圍電路輸出的雪崩信號放大后傳輸至甄別器D1，由甄別器D1將甄別輸出的LVTTL信號傳輸到FPGA處理。

4.根據權利要求1所述的一種近紅外波段超低噪聲自由運行單光子探測器，其特征在于，所述FPGA接收到甄別模塊傳輸的電平信號后，通過FPGA控制模塊進行死時間設置，FPGA將輸出一個正向的、脈沖寬度由用戶設置的方波信號送入死時間設置模塊的輸入端，死時間設置模塊將接收到的信號放大后傳輸至NFAD陽極上；在方波信號持續的這段時間內，NFAD的反偏電壓降低至雪崩電壓之下。

5.根據權利要求1所述的一種近紅外波段超低噪聲自由運行單光子探測器，其特征在于，所述制冷盒為斯特林制冷機冷端的制冷盒；溫度調節模塊通過安裝在NFAD附近的熱敏電阻讀取NFAD的實時溫度，并和設置的溫度進行對比，通過FPGA內的PID算法控制制冷機的制冷功率，將NFAD制冷到設置的溫度值。