[發(fā)明專利]門控互補型光子計數(shù)系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710918750.0
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107806931A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設計）人: 吳金;張廣超;張偉東;田江江;鄭麗霞;孫偉鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 朱楨榮

1.門控互補型光子計數(shù)系統(tǒng)，其特征在于，包括時鐘電路模塊、主動淬滅檢測模塊、寄存器模塊和處理模塊，時鐘電路模塊包括鎖頻環(huán)電路和非重疊時鐘產(chǎn)生模塊，主動淬滅檢測電路模塊包括若干個檢測單元，所述每個檢測單元包括APD探測器、主動淬滅電路和計數(shù)器；對每個檢測單元按順序進行位置排序，位于奇數(shù)位置的所有檢測單元和位于偶數(shù)位置的所有檢測單元分別構(gòu)成兩個檢測陣列，其中，

鎖頻環(huán)電路，用于產(chǎn)生固定的時鐘信號并將其輸出至非重疊時鐘產(chǎn)生模塊；

非重疊時鐘產(chǎn)生模塊，用于當接收到鎖頻環(huán)電路產(chǎn)生的時鐘信號后，輸出兩個同頻互補的時鐘信號用于控制兩個檢測陣列交替工作；

APD探測器，用于檢測光子，并在光子到來時輸出雪崩電流至主動淬滅電路檢測；主動淬滅電路，用于當檢測到雪崩電流后產(chǎn)生感應信號輸出至計數(shù)器；

計數(shù)器，用于在外部輸入的使能信號上升沿時被復位歸零，使能信號在高電平期間內(nèi)對接收的感應信號進行計數(shù)，使能信號在低電平期間將計數(shù)值鎖存進寄存器模塊中；

寄存器模塊，用于在外部輸入的使能信號無效時，寄存計數(shù)器的計數(shù)值，并在使能信號有效時，將光子的計數(shù)值串行移位輸出至處理模塊；

處理模塊，用于接收由寄存器模塊傳輸過來的各個檢測單元的計數(shù)值，實現(xiàn)對光子數(shù)的數(shù)據(jù)處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的門控互補型光子計數(shù)系統(tǒng)，其特征在于，鎖頻環(huán)電路用于產(chǎn)生固定的50MHz時鐘信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的門控互補型光子計數(shù)系統(tǒng)，其特征在于，時鐘電路模塊還包括幀字位信號產(chǎn)生模塊，幀字位信號產(chǎn)生模塊用于對鎖頻環(huán)電路產(chǎn)生固定的時鐘信號，經(jīng)過多段分頻處理得到不同周期的控制和標識信號，其中，控制信號包括位信號，位信號在外部輸入的使能信號有效時用作寄存器模塊的時鐘信號，標識信號包括幀信號和字信號，幀信號和字信號用于標識寄存器模塊將光子的計數(shù)值串行移位輸出至處理模塊的傳輸狀態(tài)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的門控互補型光子計數(shù)系統(tǒng)，其特征在于，非重疊時鐘產(chǎn)生模塊是利用與非門和反相器構(gòu)建而成的，向非重疊時鐘產(chǎn)生模塊輸入一個占空比為50%的時鐘信號，經(jīng)由非重疊時鐘產(chǎn)生模塊處理后，得到兩個同頻互補的時鐘。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的門控互補型光子計數(shù)系統(tǒng)，其特征在于，非重疊時鐘產(chǎn)生模塊包括第一至第五非門、第一二輸入與非門和第二二輸入與非門，其中，第一非門的輸入端與第二二輸入與非門的第一輸入端連接，第一非門的輸出端與第一二輸入與非門的第一輸入端連接，第一二輸入與非門的第二輸入端與第四非門的輸出端、第五非門的輸入端分別連接，第一二輸入與非門的輸出端與第二非門的輸入端連接，第二非門的輸出端與第二二輸入與非門的第二輸入端、第三非門的輸入端分別連接，第二二輸入與非門的輸出端與第四非門的輸入端連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的門控互補型光子計數(shù)系統(tǒng)，其特征在于，所述計數(shù)器是采用D觸發(fā)器構(gòu)成的異步計數(shù)器，采取前級輸出驅(qū)動后級時鐘的級聯(lián)方式。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的門控互補型光子計數(shù)系統(tǒng)，其特征在于，處理模塊對各個檢測單元的計數(shù)值進行處理；處理具體如下：將相鄰的第q個檢測單元的計數(shù)值和第q+1個檢測單元的計數(shù)值相加，0＜q＜Q/2，q為奇數(shù)，Q為檢測單元的總個數(shù)，Q為偶數(shù)。