一种单光子探测器的测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种单光子探测器的测试装置，包括测试电路，该测试电路包括控制器、时钟模块、时间位置测量模块、光源模块、光衰减模块、分光器模块，控制器上设有与人机交换设备相连接的端口以及分别与时钟模块、时间位置测量模块、光源模块相连接的端口，光源模块依次与光衰减模块、分光器模块相连接，且时钟模块、时间位置测量模块以及分光器模块上皆设有能够与单光子探测器设备相连接的端口，上述部件构成的测试电路能够对单光子探测器设备进行测试。本实用新型专利技术的装置能够避免外接光源设备、光衰减器，采用该装置的测试方法能够解决单光子探测器的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽的测试标定问题。

A Testing Device for Single Photon Detector

【技术实现步骤摘要】
一种单光子探测器的测试装置
本技术涉及量子保密通信
，具体地说是一种能够解决单光子探测器设备的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽的测试标定问题的单光子探测器的测试装置。
技术介绍
单光子探测技术是量子保密通信领域中的核心技术之一。目前，量子保密通信领域中的单光子探测器主要基于InGaAs/InP材料的雪崩二极管APD管作为其探测元件。它的工作模式是通过在APD管上加上高于雪崩电压的偏置电压使其处于“盖革”模式，当单光子到达APD管上一定概率触发APD管发生“自持雪崩”，产生较大的雪崩电流，通过后级处理电路完成对其进行检测，从而实现单光子的探测。为了保障单光子探测器的连续探测，必须在雪崩发生后、下一个光子到达前淬灭该雪崩过程，目前通用的方式采用门控模式实现雪崩过程的淬灭。量子保密通信中，为了保障QKD过程生成密钥的安全性，通常对探测器设备中多通道单光子探测器的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽等性能提出相对严格的匹配要求。目前，各大厂商对单光子探测参数测试提出了不同的测试条件。例如：瑞士IDQ公司、美国PrincetonLightwave公司以及中国科大国盾公司都提出了不同的测试方法，其中科大国盾“一种单光子探测器的测试装置及其测试方法”中较为详细的提出了单光子探测器的各个技术指标的测试方法。科大国盾提出的一种单光子探测器的测试装置及其测试方法的技术方案如图1所示。科大国盾公司提出的测试方法为：通过上位机软件实现测试中的参数下发和数值计算、统计；主控电路中输出光源触发驱动信号给窄脉冲光源，窄脉冲光源发光后在经过光衰减器产生单光子用于测试，同时主控电路中的门控触发信号驱动送给单光子探测器模块，延时调节在主控电路（测试工装）中实现，单光子探测器模块输出的计数送给主板电路上进行数据处理后得到单光子探测器模块的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽等计数指标。科大国盾提出的“一种单光子探测器的测试装置及其测试方法”能够有效的解决单光子探测器在量子保密通信领域中相关技术指标测试问题。但是，现有的测试装置需要提供外部的窄脉冲光源和光衰减器，占用较多的设备和仪器。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能够解决单光子探测器设备的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽的测试标定问题的单光子探测器的测试装置。本技术的目的是通过以下技术方案解决的：一种单光子探测器的测试装置，包括测试电路，其特征在于：所述的测试电路包括控制器、时钟模块、时间位置测量模块、光源模块、光衰减模块、分光器模块；控制器，用于接收人机交换设备发出的指令并根据接收到的指令生成相应的控制指令，并将所述控制指令发送给所述对应模块，且能够接收所述对应模块传输来的信息并传输给所述人机交换设备；在控制器上设置有能够与人机交换设备相连接的端口以及多个与对应模块相连接的端口；时钟模块，用于接收所述控制器发出的控制指令并根据所述控制指令生成同步时钟信号，将所述同步时钟信号发送给单光子探测器设备和时间位置测量模块；在时钟模块上设置有与单光子探测器设备和时间位置测量模块相连接的端口；时间位置测量模块，用于接收所述单光子探测器设备发出的计数脉冲信号和接收所述时钟模块输出的所述同步时钟信号，将所述计数脉冲信号直接传输给所述控制器、或者根据所述计数脉冲信号和所述同步时钟信号进行时间位置测量并将所述时间位置测量的结果传输给所述控制器；在时间位置测量模块上设置有与单光子探测器设备相连接的端口；光源模块，用于接收所述控制器发出的发光指令并生成窄脉冲激光发射至所述的光衰减模块；光衰减模块，用于接收所述光源模块发出的窄脉冲激光和接收所述控制器发出的控制指令，并根据所述控制指令将接收到的所述窄脉冲激光衰减生成特定光强的衰减激光；分光器模块，用于接收所述特定光强的衰减激光，并将单光子状态的衰减激光输出至所述单光子探测器设备；在分光器模块上设置有与所述单光子探测器设备相连接的端口；上述控制器、时钟模块、时间位置测量模块、光源模块、光衰减模块、分光器模块构成的测试电路能够进行单光子探测器设备的性能测试。所述的时钟模块包括：输出比较器，用于将控制器输出的控制指令转化为标准的电平信号，并将所述电平信号输出给时钟驱动器；时钟驱动器，用于接收所述输出比较器输出的所述电平信号，并根据所述电平信号生成时钟信号，将所述时钟信号输出至所述单光子探测器设备和所述时间位置测量模块。所述的时间位置测量模块包括：输入比较器，用于接收所述单光子探测器设备发出的计数脉冲信号并转化为标准的电平信号，并将所述电平信号输出给1:2时钟驱动器；1:2时钟驱动器，用于接收所述输入比较器输出的所述电平信号，并生成时钟信号输出给时间位置测量单元和所述控制器；时间位置测量单元，用于接收所述1:2时钟驱动器输出的所述时钟信号和所述时钟模块输出的所述同步时钟信号，根据所述时钟信号和所述同步时钟信号进行时间位置测量并将所述时间位置测量的结果传输给所述控制器。所述光源模块包括窄脉冲调节电路、DFB激光器；窄脉冲调节电路，用于接收所述控制器输出的驱动信号，并生成百ps量级的窄脉冲电流；DFB激光器，用于接收所述百ps量级的窄脉冲电流并出射窄脉冲激光，在DFB激光器的出射端设有能够与光衰减模块相连接的端口。所述的光衰减模块包括：VOA衰减电路，用于接收所述控制器的控制指令，并根据所述的控制指令生成VOA衰减控制指令；VOA，用于接收所述光源模块输出的所述窄脉冲激光以及接收所述的VOA衰减控制指令，生成具有特定光强的衰减激光；在VOA上设有能够与分光器模块相连接的输出端口。所述的分光器模块包括：分光器，用于接收光衰减模块输出的衰减激光，并根据衰减激光的特性分别输送给单光子探测器设备、单光子APD夹具上的待测设备以及能够直接与人机交换设备相连的功率计。所述的控制器采用可编程芯片或可编程模块。本技术相比现有技术有如下优点：本技术的测试装置解决了现有的单光子探测器测试中需要使用光源设备、光衰减器的问题，能够解决单光子探测器设备的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽的测试标定问题；该测试装置中的控制器接受人机交换设备指令输出驱动信号给窄脉冲调节电路驱动DFB激光器发光，经过VOA衰减电路以及后级光衰减器调节达到单光子水平；控制器通过输出比较器、时钟驱动器输出同步时钟信号给单光子探测器设备的主控模块进行倍频输出并在单光子探测器设备的主控模块中进行处理得到门控信号下发给单光子APD管，同时通过人机交换设备控制单光子探测器设备的主控模块启动参数标定流程，单光子探测器设备输出计数脉冲信号给测试电路并经1:2时钟驱动器输出两路时钟信号分别送给时间位置测量单元、控制器以完成计数统计；通过上述的方法能够完成单光子探测器设备的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽的标定，并将相关参数记录至人机交换设备的存储单元中，自动完成一套单光子探测器设备的参数测试、记录。附图说明附图1为现有技术中的单光子探测器的测试装置的结构示意图；附图2为本技术的单光子探测器的测试装置的模块结构示意图；附图3为本技术的单光子探测器的测试装置的电路结构示意图；附图4为本技术的测试装置测试时的参数标定过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单光子探测器的测试装置，包括测试电路，其特征在于：所述的测试电路包括控制器、时钟模块、时间位置测量模块、光源模块、光衰减模块、分光器模块；控制器，用于接收人机交换设备发出的指令并根据接收到的指令生成相应的控制指令，并将所述控制指令发送给所述对应模块，且能够接收所述对应模块传输来的信息并传输给所述人机交换设备；在控制器上设置有能够与人机交换设备相连接的端口以及多个与对应模块相连接的端口；时钟模块，用于接收所述控制器发出的控制指令并根据所述控制指令生成同步时钟信号，将所述同步时钟信号发送给单光子探测器设备和时间位置测量模块；在时钟模块上设置有与单光子探测器设备和时间位置测量模块相连接的端口；时间位置测量模块，用于接收所述单光子探测器设备发出的计数脉冲信号和接收所述时钟模块输出的所述同步时钟信号，将所述计数脉冲信号直接传输给所述控制器、或者根据所述计数脉冲信号和所述同步时钟信号进行时间位置测量并将所述时间位置测量的结果传输给所述控制器；在时间位置测量模块上设置有与单光子探测器设备相连接的端口；光源模块，用于接收所述控制器发出的发光指令并生成窄脉冲激光发射至所述的光衰减模块；光衰减模块，用于接收所述光源模块发出的窄脉冲激光和接收所述控制器发出的控制指令，并根据所述控制指令将接收到的所述窄脉冲激光衰减生成特定光强的衰减激光；分光器模块，用于接收所述特定光强的衰减激光，并将单光子状态的衰减激光输出至所述单光子探测器设备；在分光器模块上设置有与所述单光子探测器设备相连接的端口；上述控制器、时钟模块、时间位置测量模块、光源模块、光衰减模块、分光器模块构成的测试电路能够进行单光子探测器设备的性能测试。...

【技术特征摘要】
1.一种单光子探测器的测试装置，包括测试电路，其特征在于：所述的测试电路包括控制器、时钟模块、时间位置测量模块、光源模块、光衰减模块、分光器模块；控制器，用于接收人机交换设备发出的指令并根据接收到的指令生成相应的控制指令，并将所述控制指令发送给所述对应模块，且能够接收所述对应模块传输来的信息并传输给所述人机交换设备；在控制器上设置有能够与人机交换设备相连接的端口以及多个与对应模块相连接的端口；时钟模块，用于接收所述控制器发出的控制指令并根据所述控制指令生成同步时钟信号，将所述同步时钟信号发送给单光子探测器设备和时间位置测量模块；在时钟模块上设置有与单光子探测器设备和时间位置测量模块相连接的端口；时间位置测量模块，用于接收所述单光子探测器设备发出的计数脉冲信号和接收所述时钟模块输出的所述同步时钟信号，将所述计数脉冲信号直接传输给所述控制器、或者根据所述计数脉冲信号和所述同步时钟信号进行时间位置测量并将所述时间位置测量的结果传输给所述控制器；在时间位置测量模块上设置有与单光子探测器设备相连接的端口；光源模块，用于接收所述控制器发出的发光指令并生成窄脉冲激光发射至所述的光衰减模块；光衰减模块，用于接收所述光源模块发出的窄脉冲激光和接收所述控制器发出的控制指令，并根据所述控制指令将接收到的所述窄脉冲激光衰减生成特定光强的衰减激光；分光器模块，用于接收所述特定光强的衰减激光，并将单光子状态的衰减激光输出至所述单光子探测器设备；在分光器模块上设置有与所述单光子探测器设备相连接的端口；上述控制器、时钟模块、时间位置测量模块、光源模块、光衰减模块、分光器模块构成的测试电路能够进行单光子探测器设备的性能测试。2.根据权利要求1所述的单光子探测器的测试装置，其特征在于：所述的时钟模块包括：输出比较器，用于将控制器输出的控制指令转化为标准的电平信号，并将所述电平信号输出给时钟驱动器；时钟驱动器，用于接收所述输出比...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈方红，王蔷薇，申子要，
申请(专利权)人：北京中创为南京量子通信技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32