[發(fā)明專利]一種集成化的低延時主動淬滅近紅外單光子探測器

有效

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• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN111351586B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉俊良;許伊寧;李永富;劉兆軍;趙顯
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37247
• 代理人: 付秀穎

1.一種集成化的低延時主動淬滅近紅外單光子探測器，其特征在于，包括主動淬滅電路、主動恢復(fù)電路；主動淬滅電路包括APD芯片、高速比較器、反向放大器和鑒別電平調(diào)整電路，所述APD芯片陽極通過平衡電容Cc接至高速比較器的正向輸入端，同時在陽極接在直流偏置控制電路上；APD芯片陰極分兩路，其中一路經(jīng)過平衡電阻R和平衡電容Cd1連接至高速比較器的反向輸入端和鑒別電平調(diào)整電路，另一路接淬滅晶體管偏置電路；高速比較器正向輸出端接反向放大器后生成淬滅信號送至APD芯片的陰極；主動恢復(fù)電路為FPGA控制D觸發(fā)器，D觸發(fā)器產(chǎn)生的恢復(fù)信號與高速比較器的正向使能端連接，所述APD芯片以及平衡電阻R、平衡電容Cc、平衡電容Cd1均置于封閉的金屬管殼中；所述APD芯片陰極與電容C22、電阻R15串聯(lián)，電容C22和電阻R15串聯(lián)后與平衡電容Cd1和平衡電阻R的串聯(lián)電路并聯(lián)連接至高速比較器的反向輸入端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成化的低延時主動淬滅近紅外單光子探測器，其特征在于，所述APD芯片裝在陶瓷支架上，陶瓷支架粘在銅片上，銅片粘在兩級熱電制冷片上；所述銅片、熱電制冷片均置于封閉的管殼中，APD芯片的兩級通過引線連接到管殼外邊的管腳上，管腳焊接在主動淬滅電路上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成化的低延時主動淬滅近紅外單光子探測器，其特征在于，所述反向放大器輸入端設(shè)有電阻R1，作為高速比較器電平的下拉電阻，電平大小由輸出電流限制決定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成化的低延時主動淬滅近紅外單光子探測器，其特征在于，所述直流偏置控制電路為，由DAC輸出的高電平通過電阻R37連接至放大器的反向端，同時通過并聯(lián)電阻R35和R36和晶體管的集電極Q1相連；電源基準(zhǔn)源REF3025產(chǎn)生2.5V的參考電壓，通過串聯(lián)電阻R40和R41連接至放大器的反向端；放大器輸出通過電阻R42接至晶體管Q2的基級，晶體管Q1的基級連接至晶體管Q2的集電極，晶體管Q1射級接入高壓LV，晶體管Q1的集電極輸出直流偏壓Vb。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集成化的低延時主動淬滅近紅外單光子探測器，其特征在于，所述淬滅晶體管偏置電路為，由7.5V電壓經(jīng)過線性穩(wěn)壓器LT3045產(chǎn)生淬滅恢復(fù)信號Qbias；輸出端一路接退耦電容，另一路接50歐的電阻產(chǎn)生淬滅恢復(fù)信號Qbias加在APD芯片的陰極上。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種集成化的低延時主動淬滅近紅外單光子探測器，其特征在于，還包括制冷控制模塊，所述制冷控制模塊包括鉑電阻Pt1000和差分放大器，鉑電阻Pt1000將差分信號接入差分放大器，輸出的模擬信號經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器送入FPGA。