[發(fā)明專利]超短脈沖門控的高速低噪聲單光子探測(cè)器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710165360.0
• 申請(qǐng)日: 2017-03-20
• 公開（公告）號(hào): CN107014495A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃梓楠;喻敏;梁焰;曾和平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J11/00
• 分類號(hào): G01J11/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根

1.一種超短脈沖門控的高速低噪聲單光子探測(cè)器，其特征在于，單光子源作用于雪崩光電二極管，亞納秒量級(jí)高速超短脈沖門信號(hào)同時(shí)與直流高壓偏置耦合于雪崩光電二極管和一個(gè)與雪崩光電二極管電容特性相似的等效可調(diào)電容兩端，雪崩光電二極管和等效可調(diào)電容分別得到尖峰噪聲信號(hào)和與尖峰噪聲相似的微分信號(hào)，兩信號(hào)進(jìn)入差分電路，共模尖峰噪聲相互抵消，輸出提取出的微弱的有效雪崩信號(hào)，再經(jīng)放大器后送入高抑制比的低通濾波器，濾除尖峰噪聲和放大器引入的噪聲，實(shí)現(xiàn)單光子探測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超短脈沖門控的高速低噪聲單光子探測(cè)器，其特征在于，所述高速超短脈沖門信號(hào)由射頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生方波信號(hào)作用于門脈沖產(chǎn)生電路生成。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述超短脈沖門控的高速低噪聲單光子探測(cè)器，其特征在于，所述門脈沖產(chǎn)生電路包括窄脈寬電路、電壓調(diào)幅電路和后續(xù)放大電路，首先通過(guò)窄脈寬電路，即用高速比較器將脈寬壓窄，窄脈寬電路輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓調(diào)幅電路中的寬帶寬、低相移的電壓可調(diào)衰減器再送入放大電路，實(shí)現(xiàn)幅值、脈寬可調(diào)的門脈沖信號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述超短脈沖門控的高速低噪聲單光子探測(cè)器，其特征在于，所述等效可調(diào)電容由高速二極管代替。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述超短脈沖門控的高速低噪聲單光子探測(cè)器，其特征在于，所述射頻信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生方波信號(hào)，作用于門脈沖產(chǎn)生電路，即產(chǎn)生脈寬以及幅值可調(diào)的超短脈沖門信號(hào)，將輸出的門脈沖信號(hào)通過(guò)電容加載在雪崩光電二極管和高速二極管的陰極，同時(shí)在二者陰極耦合直流偏置電壓，通過(guò)調(diào)整高速二極管陰極的偏置電壓的大小來(lái)調(diào)整高速二極管的等效電容值與雪崩光電二極管容值相配，高速二極管上可產(chǎn)生與APD尖峰噪聲類似的微分信號(hào)；將雪崩光電二極管和高速二極管產(chǎn)生的信號(hào)在陽(yáng)極通過(guò)取樣電阻采集，分別將其送入差分電路中進(jìn)行差分相減，再經(jīng)第一射頻放大器初步得到隱藏在尖峰噪聲中的雪崩信號(hào)，雪崩信號(hào)經(jīng)過(guò)高抑制比的低通濾波器，濾除門信號(hào)重復(fù)頻率及其諧波頻譜上的尖峰噪聲，提取出有效雪崩信號(hào)，將提取出的雪崩信號(hào)通過(guò)第二個(gè)射頻放大器，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路送入高速數(shù)字信號(hào)示波器或時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)儀即可觀察有效雪崩計(jì)數(shù)。