一种探测光信号的实现方法及系统技术方案

本申请提供了一种探测光信号的实现方法及系统，设置至少一个光探测阵列，每个光探测阵列包括多个单光子雪崩二极管，控制选定的目标单光子雪崩二极管进入工作状态探测光信号，并在目标单光子雪崩二极管接收到光子，从工作状态进入重启状态时，通过重新选定当前处于非工作状态的任意一个单光子雪崩二极管作为新的目标单光子雪崩二极管，按照上述方式继续探测光信号，如此循环，从而保证在任意时刻都有一个单光子雪崩二极管在探测光信号，提高了系统的光信号探测性能，避免漏掉本应该探测到的光子，消除了单光子雪崩二极管的死时间对光信号探测的不利影响。

【技术实现步骤摘要】

本申请主要涉及光信号的探测应用领域，更具体地说是涉及一种探测光信号的实现方法及系统。
技术介绍
目前，单光子雪崩二极管(SinglePhotonAvalancheDiode，SPAD)以其雪崩增益大、响应速度快、探测效率高、体积小、质量轻且功耗低等特性，成为了制作单光子探测器的最佳器件，且有其阵列集成的单光子探测器还能够获得光子信号的时间和空间信息，从而使其在弱光探测领域得到广泛的应用。其中，由于单光子雪崩二极管工作时需要处在改革模式，在这种模式下一旦发生雪崩，为了防止单光子雪崩二极管持续通过大电流而烧坏，影响其对光信号的连续探测，通常需要淬火电路花费一定时间进行降压，防止单光子雪崩二极管雪崩击穿，之后，单光子雪崩二极管还需要一段时间恢复其光子探测能力。由此可见，单光子雪崩二极管一旦被触发后将需要一段时间来重启，之后才能进行下一个光子事件的探测，这大大限制了光子雪崩二极管的探测能力。然而，在现有技术中，只能缩短单光子雪崩二极管重启进入工作状态的延迟时间，对改善单光子雪崩二极管的探测能力的效果并不理想。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供了一种探测光信号的实现方法及系统，通过对多个单光子雪崩二极管进行分时复用，从而消除死时间对探测光信号的不利影响。为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：一种探测光信号的实现方法，所述方法包括：控制当前选定的目标单光子雪崩二极管进入工作状态探测光信号；在所述目标单光子雪崩二极管接收到光子，从所述工作状态进入重启状态时，重新选定当前处于非工作状态的任意一个单光子雪崩二极管作为新的目标单光子雪崩二极管，并返回所述控制当前选定的目标单光子雪崩二极管进入工作状态探测光信号步骤。优选的，在所述控制当前选定的目标单光子雪崩二极管进入工作状态探测光信号之前，所述方法还包括：将获得的当前发射光子数与预设模式的划分等级进行比较；当所述当前发射光子数不大于第一阈值，启动单个光探测阵列检测模式；当所述当前发射光子数大于所述第一阈值且不大于第二阈值时，启动多个光探测阵列检测模式，其中，每个光探测阵列包含有多个单光子雪崩二极管；当所述当前发射光子数大于所述第二阈值时，启动灵敏性最大化检测模式，在所述灵敏性最大化检测模式下，多个光探测阵列中的每一个单光子雪崩二极管存在一一对应的光电倍增管组件。优选的，进入所述重启状态的单光子雪崩二极管将在第一预设时间后进入非工作状态。优选的，在所述重新选定当前处于非工作状态的任意一个单光子雪崩二极管作为新的目标单光子雪崩二极管之前，所述方法还包括：验证当前是否存在处于非工作状态的单光子雪崩二极管；若不存在，输出提示信息。一种探测光信号的实现系统，所述系统包括：至少一个光探测阵列，每一个所述光探测阵列包括多个单光子雪崩二极管，所述单光子雪崩二极管用于在从非工作状态进入工作状态时探测光信号；控制装置，用于与所述至少一个光探测阵列相连，在当前选定的目标单光子雪崩二极管接收到光子，从所述工作状态进入重启状态时，重新选定当前处于非工作状态的任意一个单光子雪崩二极管作为新的目标单光子雪崩二极管继续探测光信号。优选的，所述系统还包括：与所述多个单光子雪崩二极管一一对应连接的光电倍增管组件。优选的，所述控制装置包括：与所述多个单光子雪崩二极管一一对应串联的触发电路，用于在对应的所述单光子雪崩二极管接收到的光子时，输出触发信号；与所述触发电路连接的控制器，用于在接收到任意一个所述触发电路输出的所述触发信号时，重新选定当前处于非工作状态的任意一个单光子雪崩二极管作为新的目标单光子雪崩二极管继续探测光信号。优选的，所述系统还包括：所述控制器，用于将获得的当前发射光子数与预设模式的划分等级进行比较，当所述当前发射光子数不大于第一阈值，启动单个光探测阵列检测模式；当所述当前发射光子数大于所述第一阈值且不大于第二阈值时，启动多个光探测阵列检测模式；当所述当前发射光子数大于所述第二阈值时，启动灵敏性最大化检测模式，在所述灵敏性最大化检测模式下；其中，每个光探测阵列包含有多个单光子雪崩二极管，在所述灵敏性最大化检测模式下，每一个单光子雪崩二极管有与其对应的光电倍增管组件。优选的，所述系统还包括：所述控制器，用于控制进入所述重启状态的单光子雪崩二极管在第一预设时间后进入非工作状态。优选的，所述系统还包括：所述控制器，用于验证当前是否存在处于非工作状态的单光子雪崩二极管，若存在，执行所述重新选定当前处于非工作状态的任意一个单光子雪崩二极管作为新的目标单光子雪崩二极管继续探测光信号步骤；提示装置，用于在所述控制器的验证结果为不存在时，输出提示信息。由此可见，与现有技术相比，本申请提供了一种探测光信号的实现方法及系统，系统包括至少一个光探测阵列，每一个光探测阵列均包括多个单光子雪崩二极管，从中选定一个处于非工作状态的单光子雪崩二极管作为目标单光子雪崩二极管进入工作状态，来探测光信号，并在目标单光子雪崩二极管接收到光子，从工作状态进入重启状态时，说明当前选定的目标单光子雪崩二极管此时无法再探测光信号，本申请通过重新选定当前处于非工作状态的任意一个单光子雪崩二极管作为新的目标单光子雪崩二极管，按照上述方式继续探测光信号，如此循环，从而保证在任意时刻都有一个单光子雪崩二极管在探测光信号，提高了系统的光信号探测性能，避免漏掉本应该探测到的光子，消除了单光子雪崩二极管的死时间对光信号探测的不利影响。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请提供的一种探测光信号的实现方法实施例的流程图；图2为本申请提供的一种探测光信号的实现方法实施例的时序图；图3为本申请提供的一种探测光信号的实现系统实施例的结构示意图；图4为本申请提供的另一种探测光信号的实现系统实施例的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探测光信号的实现方法，其特征在于，所述方法包括：控制当前选定的目标单光子雪崩二极管进入工作状态探测光信号；在所述目标单光子雪崩二极管接收到光子，从所述工作状态进入重启状态时，重新选定当前处于非工作状态的任意一个单光子雪崩二极管作为新的目标单光子雪崩二极管，并返回所述控制当前选定的目标单光子雪崩二极管进入工作状态探测光信号步骤。

【技术特征摘要】
1.一种探测光信号的实现方法，其特征在于，所述方法包括：
控制当前选定的目标单光子雪崩二极管进入工作状态探测光信号；
在所述目标单光子雪崩二极管接收到光子，从所述工作状态进入重启状
态时，重新选定当前处于非工作状态的任意一个单光子雪崩二极管作为新的
目标单光子雪崩二极管，并返回所述控制当前选定的目标单光子雪崩二极管
进入工作状态探测光信号步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述控制当前选定的目
标单光子雪崩二极管进入工作状态探测光信号之前，所述方法还包括：
将获得的当前发射光子数与预设模式的划分等级进行比较；
当所述当前发射光子数不大于第一阈值，启动单个光探测阵列检测模式；
当所述当前发射光子数大于所述第一阈值且不大于第二阈值时，启动多
个光探测阵列检测模式，其中，每个光探测阵列包含有多个单光子雪崩二极
管；
当所述当前发射光子数大于所述第二阈值时，启动灵敏性最大化检测模
式，在所述灵敏性最大化检测模式下，多个光探测阵列中的每一个单光子雪
崩二极管存在一一对应的光电倍增管组件。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进入所述重启状态的单光
子雪崩二极管将在第一预设时间后进入非工作状态。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述重新选定当前处于
非工作状态的任意一个单光子雪崩二极管作为新的目标单光子雪崩二极管之
前，所述方法还包括：
验证当前是否存在处于非工作状态的单光子雪崩二极管；
若不存在，输出提示信息。
5.一种探测光信号的实现系统，其特征在于，所述系统包括：
至少一个光探测阵列，每一个所述光探测阵列包括多个单光子雪崩二极
管，所述单光子雪崩二极管用于在从非工作状态进入工作状态时探测光信号；
控制装置，用于与所述至少一个光探测阵列相连，在当前选定的目标单

\t光子雪崩二极管接收到光子，从所述工作状态进入重...

【专利技术属性】
技术研发人员：张剑，韩松，朱义君，于宏毅，邬江兴，仵国锋，汪涛，田忠骏，王超，张霞，
申请(专利权)人：中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南;41