本实用新型专利技术公开了一种可抑制后脉冲的单光子探测装置。本实用新型专利技术的可抑制后脉冲的单光子探测装置包括同步光探测单元，锁相环，时钟选择单元，时钟分配单元，第一逻辑单元，第二逻辑单元，单光子探测器，符合控制单元以及选择输出单元等。本实用新型专利技术的后脉冲抑制装置可以形成周期为T的系统恢复时钟信号，形成周期相差T/2的探测器门控信号、后脉冲释放门控信号，在单光子探测器探测单光子发生雪崩并关闭门控之后T/2，打开后脉冲释放门控，释放后脉冲，从而实现对后脉冲的抑制，提高单光子探测器的探测效率。器的探测效率。器的探测效率。
【技术实现步骤摘要】
一种可抑制后脉冲的单光子探测装置
[0001]本技术涉及光通信
，特别地涉及一种可抑制后脉冲的单光子探测装置。
技术介绍
[0002]单光子探测器是检测弱光信号的高灵敏度探测装置，广泛应用于量子密钥分发(QKD)、光纤传感、光纤通信、激光雷达、高能物理、半导体器件特性分析以及生物成像等领域。现有的单光子探测器中，较为常用的是雪崩光电二极管(APD)，其具有探测效率高、结构精巧、可靠性高以及能耗低等特点。
[0003]雪崩光电二极管(APD)的关键性能参数包括探测效率、后脉冲概率、暗计数概率等。后脉冲是指雪崩光电二极管(APD)开启后前次雪崩引起的再次雪崩。后脉冲是雪崩光电二极管(APD)材料缺陷而引起的。在单光子入射雪崩光电二极管(APD)发生雪崩后，单光子探测器门控关闭。然而，雪崩光电二极管(APD)晶格缺陷捕获载流子并缓慢释放。雪崩光电二极管(APD)第二次开启进入盖革模式后，再次触发雪崩。后脉冲是在并无单光子到达单光子探测器而由于雪崩光电二极管(APD)捕获载流子再释放引起的，是一种伪雪崩计数。后脉冲概率即为单光子计数后的总后脉冲计数与单光子计数的比值。暗计数是由于受雪崩光电二极管(APD)的材料特性、掺杂工艺以及热激发效应等因素影响,在没有单光子入射时探测到的噪声信号计数。暗计数率定义为关闭激光光源后探测器输出的计数率与门信号重复频率的比值。
[0004]后脉冲和暗计数都会影响单光子探测器的探测效率。在现有技术中，一般抑制暗计数的方法是为雪崩光电二极管(APD)提供一个低温环境，例如使得雪崩光电二极管(APD)工作在零下40度甚至更低温度的低温环境，以有效抑制暗计数。但是，低温环境会增加单光子探测器的成本，也会使得单光子探测器后脉冲概率增大。这都是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本技术提出一种可抑制后脉冲的单光子探测装置，包括：同步光探测单元，其经配置接收同步光以形成同步电信号；锁相环，其经配置接收所述同步电信号，形成周期为T的系统恢复时钟信号，进一步根据所述系统恢复时钟信号，形成周期为T的探测器门控时钟信号、后脉冲释放门控时钟信号，所述后脉冲释放门控时钟信号与所述探测器门控时钟信号周期相差T/2；时钟选择单元，其经配置可以接收所述探测器门控时钟信号、所述后脉冲释放门控时钟信号，所述时钟选择单元在输出所述探测器门控时钟信号之后T/2，输出所述后脉冲释放门控时钟信号；时钟分配单元，其经配置接收探测器门控时钟信号，经分配形成周期为T且无时间差的第一探测器门控时钟分配信号、第二探测器时钟分配信号；其经配置接收后脉冲释放门控时钟信号，经分配形成周期为T且无时间差的第一后脉冲释放门控时钟分配信号、第二后脉冲释放门控时钟分配信号；第一
逻辑单元，其经配置接收所述第一探测器门控时钟分配信号，经逻辑运算形成所述探测器门控信号；接收所述第一后脉冲释放门控时钟分配信号，经逻辑运算形成所述后脉冲释放门控信号；第二逻辑单元，其经配置接收所述第二探测器门控时钟分配信号，经逻辑运算形成探测器符合门信号；接收所述第二后脉冲释放门控时钟分配信号，经逻辑运算形成后脉冲释放符合门信号；单光子探测器，其经配置接收周期为T的探测器门控信号，接收单光子，发生雪崩，形成单光子雪崩信号，关闭单光子探测器门控；在所述单光子探测器门控关闭T/2之后，接收周期为T的后脉冲释放门控信号，打开后脉冲释放门控，形成后脉冲雪崩信号，释放后脉冲，关闭后脉冲门控；符合控制单元，其经配置接收所述单光子雪崩信号以及所述探测器符合门信号，输出单光子探测符合信号；接收所述后脉冲雪崩信号以及所述后脉冲释放门信号，输出后脉冲释放符合信号；选择输出单元，其经配置接收所述单光子探测符合信号，输出单光子探测脉冲信号；接收所述后脉冲释放符合信号，输出后脉冲释放信号。
[0006]如上所述的可抑制后脉冲的单光子探测装置，其中，锁相环配置，通过锁相环控制接口与所述锁相环电连接，对锁相环控制指令进行输入、编程、存储、输出；时钟选择控制，通过时钟选择控制接口与所述时钟选择单元电连接，对时钟选择控制指令进行输入、编程、存储、输出；系统延时扫面控制，通过延时扫描控制接口与所述延时控制单元电连接，对延时控制指令进行输入、编程、存储、输出。
[0007]如上所述的可抑制后脉冲的单光子探测装置，其中，所述锁相环配置，所述时钟选择控制，所述系统延时扫面控制，是FPGA。
[0008]如上所述的可抑制后脉冲的单光子探测装置，其中，第一门控窄脉冲生成单元，接收脉冲信号使其成为窄脉冲并输出；第二门控窄脉冲生成单元，接收脉冲信号使其成为窄脉冲并输出。
[0009]如上所述的可抑制后脉冲的单光子探测装置，其中，射频驱动单元，接收脉冲信号，经处理后输出高稳定性和高精确性的固定射频脉冲信号。
[0010]如上所述的可抑制后脉冲的单光子探测装置，其中，逻辑控制单元，与所述第一逻辑单元、所述第二逻辑单元电连接，对逻辑控制指令进行输入、编程、存储、输出；雪崩信号甄别控制，与所述雪崩信号甄别单元电连接，对雪崩信号甄别指令进行输入、编程、存储、输出；选择输出控制，通过选择输出控制接口与所述选择输出单元电连接，对选择输出指令进行输入、编程、存储、输出。
[0011]如上所述的可抑制后脉冲的单光子探测装置，其中，所述逻辑控制单元，所述雪崩信号甄别控制，所述选择输出控制，是FPGA。
[0012]如上所述的可抑制后脉冲的单光子探测装置，其中，第一脉冲展宽单元，接收脉冲信号并进行一级展宽后将脉冲信号输出；第二脉冲展宽单元，接收脉冲信号并进行一级展宽后将脉冲信号输出。
[0013]本技术相对现有技术，非常明显的缩短了单光子探测器的死时间所占用的时间，显著提高了单光子探测器的探测效率。此外，由于本技术很好的抑制了单光子探测器的后脉冲，相对现有技术，就可以更进一步的降低单光子探测器的环境温度，从而有效降低暗计数的发生概率。综合而言，本技术的技术方案相对于现有技术，十分显著的降低了单光子探测器的后脉冲概率、暗计数概率，并且大幅度的提高了单光子探测器的探测效率。
附图说明
[0014]图1a、图1b示出了根据本技术的单光子探测器的探测器门控工作过程的示意图以及信号时序示意图；
[0015]图2a、图2b示出了根据本技术的单光子探测器的后脉冲释放门控工作过程的示意图以及信号时序示意图；
[0016]图3示出了根据本技术的单光子探测装置一个示例性实施例的结构示意图；
[0017]图4示出了图3所示的实施例的时钟信号时序图；
[0018]图5示出了根据本技术的单光子探测装置一个示例性实施例的结构示意图；
[0019]图6示出了根据本技术的单光子探测装置的另一个示例性实施例的结构示意图；
[0020]图7示出了图6所示的实施例的时钟信号时序图；
[0021]图8示出了本技术的单光子探测装置的探测器门控工作过程装置示本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可抑制后脉冲的单光子探测装置，其特征是，包括：同步光探测单元，其经配置接收同步光以形成同步电信号；锁相环，其经配置接收所述同步电信号，形成周期为T的系统恢复时钟信号，进一步根据所述系统恢复时钟信号，形成周期为T的探测器门控时钟信号、后脉冲释放门控时钟信号，所述后脉冲释放门控时钟信号与所述探测器门控时钟信号周期相差T/2；时钟选择单元，其经配置可以接收所述探测器门控时钟信号、所述后脉冲释放门控时钟信号，所述时钟选择单元在输出所述探测器门控时钟信号之后T/2，输出所述后脉冲释放门控时钟信号；时钟分配单元，其经配置接收探测器门控时钟信号，经分配形成周期为T且无时间差的第一探测器门控时钟分配信号、第二探测器时钟分配信号；其经配置接收后脉冲释放门控时钟信号，经分配形成周期为T且无时间差的第一后脉冲释放门控时钟分配信号、第二后脉冲释放门控时钟分配信号；第一逻辑单元，其经配置接收所述第一探测器门控时钟分配信号，经逻辑运算形成所述探测器门控信号；接收所述第一后脉冲释放门控时钟分配信号，经逻辑运算形成所述后脉冲释放门控信号；第二逻辑单元，其经配置接收所述第二探测器门控时钟分配信号，经逻辑运算形成探测器符合门信号；接收所述第二后脉冲释放门控时钟分配信号，经逻辑运算形成后脉冲释放符合门信号；单光子探测器，其经配置接收周期为T的探测器门控信号，接收单光子，发生雪崩，形成单光子雪崩信号，关闭单光子探测器门控；在所述单光子探测器门控关闭T/2之后，接收周期为T的后脉冲释放门控信号，打开后脉冲释放门控，形成后脉冲雪崩信号，释放后脉冲，关闭后脉冲门控；符合控制单元，其经配置接收所述单光子雪崩信号以及所述探测器符合门信号，输出单光子探测符合信号；接收所述后脉冲雪崩信号以及所述后脉冲释放门信号，输出后脉冲释放符合信号；选择输出单元，其经配置接收所述单光子探测符合信号，输出单光子探测脉冲信号；接收所述后脉冲释...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈柳平，范永胜，万相奎，王其兵，
申请(专利权)人：国开启科量子技术北京有限公司，
类型：新型
国别省市：
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