基于主动淬灭主动恢复电路的单光子探测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于主动淬灭主动恢复电路的单光子探测系统，解决了传统紫外单光子探测器淬灭电路淬灭或者恢复时间长而引起单光子探测器的探测效率低的问题，该系统包括输入光模块、偏压模块、探测芯片和主动淬灭主动恢复电路模块；输入光模块用于输出单光子级别的被测光至探测芯片；偏压模块用于施加反向偏压至探测芯片；主动淬灭主动恢复电路模块用于主动淬灭探测芯片产生的雪崩信号以及主动恢复探测芯片两端的偏压。本发明专利技术采用主动淬灭主动恢复电路模块实现雪崩信号的主动淬灭和偏压的主动恢复，有效的减小单光子探测系统的死区时间，从而提高计数率，进而提高单光子探测系统的探测效率。

Single Photon Detection System Based on Active Quenching Active Recovery Circuit

The invention relates to a single photon detection system based on active quenching active recovery circuit, which solves the problem of low detection efficiency of single photon detector caused by quenching or long recovery time of traditional ultraviolet single photon detector quenching circuit. The system includes input optical module, bias voltage module, detection chip and active quenching active recovery circuit module. Single photon level light is measured to the detection chip; bias module is used to apply reverse bias to the detection chip; active quenching active recovery circuit module is used to actively quench the avalanche signal generated by the detection chip and actively restore the bias at both ends of the detection chip. Active quenching and active recovery circuit module is adopted to realize active quenching and active recovery of bias voltage of avalanche signal, effectively reduce dead time of single photon detection system, thereby improving counting rate and detection efficiency of single photon detection system.

【技术实现步骤摘要】
基于主动淬灭主动恢复电路的单光子探测系统
本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种基于主动淬灭主动恢复电路的单光子探测系统。
技术介绍
随着宽禁带半导体的发展，越来越有希望实现对微弱紫外光信号的探测，国内外对紫外单光子探测器展开了深入的研究，其中SiC、GaN及其三元合金材料AlGaN是制作紫外单光子探测器的理想材料，能够实现紫外单光子探测器在军事、民用等领域具有广阔的应用前景。单光子探测器的工作原理如下，以GaN雪崩二极管为例，GaN雪崩二极管施加反向偏压，当反向偏压大于雪崩二极管的雪崩电压时，雪崩二极管就工作在盖革模式，当一个光子照射到雪崩二极管时，光子的能量大于材料的禁带宽度时，价带上的电子就会吸收能量跃迁到导带，在外加电场的作用下发生碰撞电压，雪崩倍增，形成自持式的雪崩电流，完成对光子信号的探测。为了不影响探测下一个光子，提高探测器的探测效率，及时的对雪崩信号进行淬灭就显得尤为重要。传统的淬灭电路大多采用被动、门控的方式进行，其中被动淬灭依靠的是大电阻的方式来实现的，具体的说，是通过大电阻和探测芯片串联，当雪崩发生时，探测器两端产生雪崩电流，这时大电阻上分担的电压较大，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于主动淬灭主动恢复电路的单光子探测系统，其特征在于，包括输入光模块(1)、偏压模块(2)、探测芯片(3)和主动淬灭主动恢复电路模块(4)；所述输入光模块(1)用于输出单光子级别的被测光至所述探测芯片(3)；所述偏压模块(2)用于施加反向偏压至所述探测芯片(3)；所述主动淬灭主动恢复电路模块(4)用于主动淬灭所述探测芯片(3)产生的雪崩信号以及主动恢复所述探测芯片(3)两端的偏压。

【技术特征摘要】
1.一种基于主动淬灭主动恢复电路的单光子探测系统，其特征在于，包括输入光模块(1)、偏压模块(2)、探测芯片(3)和主动淬灭主动恢复电路模块(4)；所述输入光模块(1)用于输出单光子级别的被测光至所述探测芯片(3)；所述偏压模块(2)用于施加反向偏压至所述探测芯片(3)；所述主动淬灭主动恢复电路模块(4)用于主动淬灭所述探测芯片(3)产生的雪崩信号以及主动恢复所述探测芯片(3)两端的偏压。2.根据权利要求1所述的基于主动淬灭主动恢复电路的单光子探测系统，其特征在于，所述主动淬灭主动恢复电路模块(4)包括雪崩信号提取模块(4-1)、缓冲器(4-2)、第一MOS开关管(4-3)、延时模块(4-4)和第二MOS开关管(4-5)；所述探测芯片(3)、所述雪崩信号提取模块(4-1)、所述缓冲器(4-2)和所述第一MOS开关管(4-3)依次连接，且所述缓冲器(4-2)与所述第一MOS开关管(4-3)的栅极连接，所述第一MOS开关管(4-3)的源极外接高压，所述第一MOS开关管(4-3)的漏极与所述探测芯片(3)中雪崩二极管的P极连接；所述缓冲器(4-2)还与所述延时模块(4-4)、所述第二MOS开关管(4-5)依次连接，且所述延时模块(4-4)与所述第二MOS开关管(4-5)的栅极连接，所述第二MOS开关管(4-5)的源极外接低压，所述第二MOS开关管(4-5)的漏极与所述探测芯片(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎大兵，余恒炜，孙晓娟，贾玉萍，石芝铭，刘贺男，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22