[發明專利]在線后脈沖概率測量系統

有效

• 申請號: 202011328573.9
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112504482B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 鄧仕杰;李翔;苑立波
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00;H03K21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種在線后脈沖概率測量系統，由單光子雪崩光電二極管(1)、淬滅電阻(2)、整形電路(3)、測量電路(4)、數控電位器(51)、數控電容器(52)、第一計數器(6)、第二計數器(7)和數據處理模塊(8)組成；所述系統中單光子雪崩光電二極管(1)反向偏置在擊穿電壓以上，工作于單光子探測模式，光子入射引發雪崩效應在陽極輸出雪崩事件脈沖；整形電路(3)將雪崩事件脈沖整形為標準晶體管-晶體管邏輯電平信號，信號分為兩路，一路輸出到測量電路(4)，另外一路輸出到第二計數器(7)；測量電路(4)中設置一個可調整的時間間隔閾值，判斷是否發生后脈沖，如果兩個相鄰雪崩脈沖之間的時間間隔小于時間間隔閾值，則測量電路(4)將自動將兩個脈沖合并為一個脈沖以此消除后脈沖效應，通過控制數控電位器(51)輸出阻抗和數控電容器(52)輸出電容可以對測量電路(4)的時間間隔閾值進行調整；第一計數器(6)對經后脈沖效應校正的雪崩事件脈沖進行計數，第二計數器(7)對未經后脈沖效應校正的雪崩事件脈沖進行計數；數據處理模塊(8)將第二計數器(7)的計數減去第一計數器(6)的計數可以得到發生在所設置時間間隔閾值范圍內的脈沖計數，不斷調整測量電路(4)的時間間隔閾值，得到不同時間間隔內的脈沖計數，將數據繪制成分布直方圖，擬合得到后脈沖概率分布；對后脈沖概率分布進行分析，得到測量電路(4)最佳的時間間隔閾值，反饋到數控電位器(51)和數控電容器(52)，使得系統一直工作在最優狀態。

2.根據權利要求1所述的一種在線后脈沖概率測量系統，其特征是：單光子雪崩光電二極管(1)是基于硅(Silicon)，鍺(Germanium)，銦鎵砷(InGaAs)和銦鎵砷/磷化銦(InGaAs/InP)材質的任何一種；淬滅電阻(2)連接單光子雪崩光電二極管(1)的陽極，單光子雪崩光電二極管(1)工作在單光子探測模式，光子入射引起二極管發生雪崩時，淬滅電阻(2)對二極管進行淬滅和復位，二極管的陽極產生雪崩事件脈沖；基于高速電壓比較器的整形電路(3)將二極管輸出的雪崩事件脈沖轉換為標準晶體管-晶體管邏輯電平信號以方便后端電路進行信號處理。

3.根據權利要求1所述的一種在線后脈沖概率測量系統，其特征是：測量電路(4)基于可重復單穩態觸發器，其作用是判斷整形電路(3)輸出中兩個相鄰的雪崩事件脈沖是否具有后脈沖效應，并將后脈沖進行校正；整形電路(3)將單光子雪崩光電二極管(1)輸出的雪崩事件脈沖轉換為標準晶體管-晶體管邏輯電平信號并輸出至測量電路(4)，測量電路(4)接收到上升沿信號會輸出一個時間間隔閾值為t_ω的電壓脈沖信號，t_ω取決于數控電容器(52)的充電和放電時間，t_ω＝k·R·C，其中R為數控電位器(51)的輸出阻抗，C為數控電容器(52)的輸出電容，k為相關比例系數；其中數控電位器(51)由n個數控開關(511)和n個電阻(512)組成，其中n個電阻的阻值分別為1R、2R、4R、……、2^n-2·R和2^n-1·R；n位電位器的輸出端口為A和B，輸出阻抗的范圍為1R到(2ⁿ-1)·R；數控電容器(52)由m個數控開關(521)和m個電容(522)組成，其中m個電容的容值分別為1C、2C、4C、……、2^m-2·C和2^m-1·C；m位電容器的輸出端口為E和F，輸出容值的范圍為1C到(2^m-1)·C，這樣t_ω的可調節范圍為k·1R·1C到k·(2ⁿ-1)·R·(2^m-1)·C；若t_ω內有新的上升沿，與前上升沿間隔為t_α，且滿足條件t_α＜t_ω，則觸發器輸出脈沖的寬度會增加t_ω，輸出脈沖的寬度為t_α+t_ω；這樣測量電路(4)設置一個時間間隔閾值便可以分辨兩個相鄰的雪崩事件脈沖是否具有后脈沖效應，當兩個相鄰雪崩事件脈沖之間的時間間隔小于時間間隔閾值時，則判斷有后脈沖效應，兩個相鄰的雪崩時間脈沖自動合并成一個脈沖。