[發(fā)明專利]超短脈沖門控的高速低噪聲單光子探測(cè)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710206594.5
• 申請(qǐng)日: 2017-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN107036722A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 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: 上海德昭知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31204
• 代理人: 郁旦蓉

1.一種超短脈沖門控的高速低噪聲單光子探測(cè)系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)高效高速的單光子探測(cè)，其特征在于，包括：

門脈沖信號(hào)發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生幅值、脈寬可調(diào)的門脈沖信號(hào)；

單光子產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生單光子源；

容性平衡電路，用于提取初始雪崩信號(hào)；

低通濾波電路，對(duì)所述初始雪崩信號(hào)進(jìn)行濾除得到有效雪崩信號(hào)；以及

信號(hào)處理顯示電路，與所述低通濾波電路連接，用于對(duì)所述有效雪崩信號(hào)進(jìn)行處理并顯示有效雪崩計(jì)數(shù)，

其中，所述容性平衡電路具有：

雪崩信號(hào)產(chǎn)生模塊，至少具有雪崩光電二極管，該雪崩光電二極管的一端加載有耦合后的所述門脈沖信號(hào)以及直流偏置電壓，該雪崩電光二極管與所述單光子產(chǎn)生裝置連接，在所述單光子源的作用下，產(chǎn)生湮沒于尖峰噪聲信號(hào)中的原始雪崩信號(hào)；

模擬電容模塊，用于模擬所述雪崩光電二極管的電容特性，一端加載有耦合后的所述門脈沖信號(hào)以及所述直流偏置電壓；

差分放大模塊，與所述雪崩信號(hào)產(chǎn)生模塊以及所述模擬電容模塊分別連接，用于將所述尖峰噪聲進(jìn)行差分、放大得到所述初始雪崩信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速低噪聲單光子探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

其中，所述門脈沖信號(hào)發(fā)生裝置具有信號(hào)發(fā)生器以及門控信號(hào)產(chǎn)生電路，該門控信號(hào)產(chǎn)生電路具有用于壓窄脈寬的高速比較器、電壓可調(diào)衰減器以及放大器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速低噪聲單光子探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

其中，所述門脈沖信號(hào)的脈寬最窄可小于1納秒。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速低噪聲單光子探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

其中，所述低通濾波電路為低通濾波器，該低通濾波器的截止頻率范圍為700MHz～1GHz。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速低噪聲單光子探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

其中，所述信號(hào)處理顯示電路具有放大所述有效雪崩信號(hào)的放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及顯示元件。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高速低噪聲單光子探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

其中，所述顯示元件為高效數(shù)字信號(hào)示波器或時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)儀。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速低噪聲單光子探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

其中，所述雪崩信號(hào)產(chǎn)生模塊還包括第一采樣電阻，該第一采樣電阻用于采集所述原始雪崩信號(hào)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速低噪聲單光子探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

其中，所述模擬電容模塊包括模擬電容元件以及第二采樣電阻，所述模擬電容元件為可調(diào)電容或高速二極管。