[實用新型]一種集成化單光子探測器組件

有效

• 申請號: 201921178337.6
• 申請日: 2019-07-24
• 公開（公告）號: CN210036963U
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 蔣連軍;唐世彪;蔣偉;劉建宏
• 申請（專利權）人: 科大國盾量子技術股份有限公司
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42
• 代理公司: 34124 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 丁瑞瑞

本實用新型公開了一種集成化單光子探測器組件，包括基板，還包括溫控芯片和多功能集成芯片，溫控芯片包括TEC芯片，多功能集成芯片集成窄脈沖處理模塊、雪崩信號甄別模塊和雪崩信號符合模塊，多功能集成芯片置于TEC芯片上方，窄脈沖處理模塊與雪崩信號符合模塊連接，雪崩信號符合模塊與雪崩信號甄別模塊連接；本實用新型具有電路所占空間小，生產制造難度小，節約成本的優點。

技術領域

本實用新型涉及量子通信領域，更具體涉及一種集成化單光子探測器組件。

背景技術

目前，量子通信系統中單光子作為信息載體被廣泛應用，利用單光子探測器作為光電接收模塊對單光子進行探測計數。而單光子探測器進行光電轉換并提取出有效信號進行計數需要復雜的處理過程，信號處理功能模塊種類多，大量采用PCB印刷線路板，且多采用風扇散熱系統對一個或多個模塊進行散熱和溫度控制，不能避免溫度波動，實際測試過程中發現溫度的波動會導致各功能模塊中信號處理的不穩定性，各模塊之間的線路連接增加了電路阻抗，易導致信號失真。

作為重要的信號處理模塊，單光子探測器中窄脈沖處理模塊、雪崩信號甄別模塊、雪崩信號符合模塊皆采用大面積的PCB印刷線路板，各模塊化PCB印刷線路板之間線路連接繁瑣，信號處理的質量得不到保障。

現有技術各功能模塊多采用模塊化PCB印刷線路板，致使單光子探測器中窄脈沖處理模塊、雪崩信號甄別模塊、雪崩信號符合模塊體積大，制造成本高，各功能模塊普遍采用風冷散熱系統，不能集中進行散熱并控制溫度的大幅度波動，造成各功能模塊在信號處理過程中信號易產生溫漂，降低信號質量，各個功能模塊之間線路連接冗余，易導致信號失真。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于現有技術的單光子探測器的各功能模塊多采用模塊化PCB印刷線路板造成體積大、制造成本高的問題。

本實用新型是通過以下技術方案解決上述技術問題的：一種集成化單光子探測器組件，包括基板，還包括溫控芯片和多功能集成芯片，所述溫控芯片包括TEC芯片，所述TEC芯片固定在基板上，所述多功能集成芯片置于TEC芯片上方，所述多功能集成芯片集成窄脈沖處理模塊、雪崩信號甄別模塊和雪崩信號符合模塊，所述窄脈沖處理模塊與所述雪崩信號符合模塊連接，所述雪崩信號符合模塊與所述雪崩信號甄別模塊連接。

優選的，所述多功能集成芯片的集成方法采用COB裸芯片技術，窄脈沖處理模塊、雪崩信號甄別模塊和雪崩信號符合模塊之間的電氣連接集成在芯片內部。

優選的，所述多功能集成芯片的引線與基板的電氣連接采用引線鍵合的方法實現。

優選的，所述多功能集成芯片及其引線皆用封膠進行軟包封在基板上。

優選的，所述多功能集成芯片外部連接有APD器件，門控信號輸入引線與窄脈沖處理模塊的輸入端連接，窄脈沖處理模塊的輸出端與雪崩信號符合模塊的一個輸入端連接，窄脈沖處理模塊的輸出端通過偏壓門信號輸出引線與APD器件連接；雪崩信號甄別模塊的一個輸入端通過雪崩信號輸入引線與APD器件連接，雪崩信號甄別模塊的另一個輸入端與甄別閾輸入引線連接，雪崩信號甄別模塊的輸出端與雪崩信號符合模塊的另一個輸入端連接，雪崩信號符合模塊的輸出端與脈沖計數信號輸出引線連接，APD器件接收光子信號，所述溫控芯片與多功能集成芯片接觸連接。

優選的，所述溫控芯片還包括溫度探頭以及外部控制電路，所述溫度探頭固定在所述TEC芯片上，所述外部控制電路包括DC/DC芯片、ARM處理器、A/D轉換器和D/A轉換器，所述溫度探頭與A/D轉換器、ARM處理器、D/A轉換器以及DC/DC芯片順次連接，TEC芯片連接在溫度探頭和DC/DC芯片之間。

優選的，所述TEC芯片以及溫度探頭均包括輸出引線和輸入引線，TEC芯片的引線以及溫度探頭的引線均與基板實現電氣連接，并且用封膠進行軟包封在基板上。

優選的，所述溫度探頭為PT100電阻。