一种波导温度控制方法及系统技术方案

本发明专利技术适用于量子探测和量子通信技术领域，尤其涉及一种波导温度控制方法及系统。方法包括：获取波导正常工作后波导的工作温度和探测器计数率；若探测器计数率的变化率超出变化率设定范围，则控制波导的工作温度在当前工作温度的第一温度设定范围内扫描；找出第一温度设定范围内，探测器计数率最大时对应的第一温度，将所述第一温度作为波导的最佳工作温度；以最佳工作温度控制波导温度。本发明专利技术控制精确，而且更加高效，同时该方法应用于阵列相机等多通道场合，可节省大量的人工成本且可避免人为误差。免人为误差。免人为误差。

【技术实现步骤摘要】
一种波导温度控制方法及系统


[0001]本专利技术适用于量子探测和量子通信
，尤其涉及一种波导温度控制方法及系统。

技术介绍

[0002]周期性极化铌酸锂（PPLN）波导作为量子通信、量子探测领域的核心器件之一，具有整体损耗低、转换效率高等优势，特别是其内部转换效率可以达到高于90%的水平，是解决量子信息领域频率差异难题的最佳选择。基于逆向质子交换的PPLN波导因其折射率变化适中、光斑模式可控以及易于实现长芯片的制程等特点，已实现商业应用。
[0003]由于PPLN波导对于温度的敏感性，温度的变化会导致通过该波导的信号光的转化率发生变化，进而影响最终的信号光探测效率。对于特定波长的光信号，需要将波导控制在特定温度下，以保证其高效可靠的频率转换，因此，对波导温度的控制在量子领域尤其重要。
[0004]目前，对波导温度的控制采用TEC驱动器，并且TEC驱动器多采用成品模块，其要达到所需要的温度只能通过手动调节，成品模块不仅体积大，价格昂贵，而且其一旦用于设备内部则无法进行温度调节。
[0005]同时，基于手动调节温度，使得波导工作在最佳工作点的调温方式，不仅耗时耗力，且不可避免的存在人为误差。而且，在实验过程中发现如果PPLN波导长时间工作，其最佳工作温度点会发生偏移，导致单光子探测器针对信号光的探测效率有所下降，尤其是当PPLN波导应用于多通道单光子阵列相机时，每个通道均需要通过调节温度找到最佳工作温度点，如果长时工作情况下进行温度调节，工作量随着通道数增加急剧增加。
[0006]综上，现有的波导温度调节方式效率低、可靠性差。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种波导温度控制方法及系统，以解决现有的波导温度调节方式效率低、可靠性差的问题。
[0008]第一方面，提供一种波导温度控制方法，包括以下步骤：获取波导正常工作后波导的工作温度以及探测器计数率；若探测器计数率的变化率超出变化率设定范围，则控制波导的工作温度在当前工作温度的第一温度设定范围内扫描；找出第一温度设定范围内，探测器计数率最大时对应的第一温度，将所述第一温度作为波导的最佳工作温度；以最佳工作温度控制波导温度。
[0009]第二方面，提供一种波导温度控制系统，包括：探测器计数率检测装置，用于检测探测器计数率；温度检测装置，用于检测波导的工作温度；温度调节装置，用于调节波导的工作温度；温度控制装置，包括控制器和温度控制电路，探测器计数率检测装置和温度检测装置连接控制器的输入端，控制器的输出端连接温度控制电路的输入端，温度控制电路的输出端连接温度调节装置，控制器包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所
述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的波导温度控制方法。
[0010]本专利技术的波导温度控制方法及系统与现有技术相比存在的有益效果是：本专利技术基于探测器计数率的变化反映出波导的最佳工作温度已发生漂移，进而通过控制波导在当前工作温度的基础上进行自动调节，找出最佳工作温度，相比于手动调节不仅控制更精确，而且更加高效。同时该方法应用于阵列相机等多通道场合，可节省大量的人工成本且可避免人为误差。
[0011]进一步地，上述波导温度控制方法及系统中，波导正常工作前，还包括确定波导的初始最佳工作温度的步骤：光源稳定后，控制波导的工作温度在第二温度设定范围内扫描；找出第二温度设定范围内，探测器计数率最大时对应的第二温度，将所述第二温度作为波导的初始最佳工作温度。
[0012]进一步地，上述波导温度控制方法及系统中，波导为PPLN波导，变化率设定范围为5%
‑
15%。
[0013]进一步地，上述波导温度控制系统中，温度控制电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；第一开关管和第二开关管的控制端连接控制器的输出端，且第三开关管和第四开关管的控制端连接控制器的输出端，第一开关管和第三开关管的输入端连接电源模块；第一开关管的输出端连接第二开关管的输入端，第二开关管的输出端接地；第三开关管的输出端连接第四开关管的输入端，第四开关管的输出端接地；第一开关管和第二开关管的连接点连接温度调节装置中电源接口的一端，第三开关管和第四开关管的连接点连接温度调节装置中电源接口的另一端。
[0014]进一步地，上述波导温度控制系统中，控制器为FPGA，温度控制电路还包括数字模拟转换器、第一运算放大器和第二运算放大器，FPGA的输出端连接数字模拟转换器的输入端；数字模拟转换器的第一输出端连接第一运算放大器的一个输入端，第一运算放大器的另一个输入端连接第一开关管和第二开关管的连接点；第一运算放大器的输出端连接第一开关管和第二开关管的控制端；数字模拟转换器的第二输出端连接第二运算放大器的一个输入端，第二运算放大器的另一个输入端连接第三开关管和第四开关管的连接点，第二运算放大器的输出端连接第三开关管和第四开关管的控制端。
[0015]进一步地，上述波导温度控制系统中，电源模块包括直流电源、DC/DC转换器，DC/DC转换器的输入端连接直流电源的输出端，DC/DC转换器的输出端连接第一开关管和第三开关管的输入端，DC/DC转换器的控制端连接控制器。
[0016]进一步地，上述波导温度控制系统中，温度传感器为热敏电阻，波导温度控制系统还包括金属块，波导贴设在金属块的一侧，金属块的内部设置有测温孔，热敏电阻插设在测温孔内，金属块的另一侧贴设有温度调节装置，通过温度调节装置以热传递的方式对波导的工作温度进行调节。
[0017]进一步地，上述波导温度控制系统中，温度调节装置上设置有散热器。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，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专利技术的一些
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本专利技术波导温度控制系统的系统框图；图2是本专利技术TEC驱动模块的原理框图；图3是本专利技术温度检测的电路原理图；图4是本专利技术桥式电路的电路原理图；图5是本专利技术电压反馈的电路原理图；图6是本专利技术波导温度控制系统的结构图；图7是本专利技术波导温度控制方法的流程图；图8是本专利技术探测器计数率与最佳工作温度的关系曲线；符号说明如下：1为PPLN波导 、2为铜块、3为热敏电阻、4为TEC、5为散热器、6为TEC电源、7为H桥温度调节电路、8为实际温度反馈模块。
具体实施方式
[0020]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。
[0021]应当理解，当在本专利技术说明书和所附权利要求书本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波导温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取波导正常工作后波导的工作温度以及探测器计数率；若探测器计数率的变化率超出变化率设定范围，则控制波导的工作温度在当前工作温度的第一温度设定范围内扫描；找出第一温度设定范围内，探测器计数率最大时对应的第一温度，将所述第一温度作为波导的最佳工作温度；以最佳工作温度控制波导温度。2.根据权利要求1所述的波导温度控制方法，其特征在于，波导正常工作前，还包括确定波导的初始最佳工作温度的步骤：光源稳定后，控制波导的工作温度在第二温度设定范围内扫描；找出第二温度设定范围内，探测器计数率最大时对应的第二温度，将所述第二温度作为波导的初始最佳工作温度。3.根据权利要求1所述的波导温度控制方法，其特征在于，波导为PPLN波导，变化率设定范围为5%
‑
15%。4.一种波导温度控制系统，其特征在于，包括：探测器计数率检测装置，用于检测探测器计数率；温度检测装置，用于检测波导的工作温度；温度调节装置，用于调节波导的工作温度；温度控制装置，包括控制器和温度控制电路，探测器计数率检测装置和温度检测装置连接控制器的输入端，控制器的输出端连接温度控制电路的输入端，温度控制电路的输出端连接温度调节装置，控制器包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1
‑
3中任一项所述的波导温度控制方法。5.根据权利要求4所述的波导温度控制系统，其特征在于，温度控制电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；第一开关管和第二开关管的控制端连接制器的输出端，且第三开关管和第四开关管的控制端连接控制器的输出端，第一开关管和第三开关管的输入端连接电源模块；第一开关管的输出端连接第二开关管的输入端，第二开关管的输出端接地；第三开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：衣坤朋，刘磊，蔺际超，魏代营，高洋，陶艺，郑名扬，谢秀平，
申请(专利权)人：济南量子技术研究院，
类型：发明
国别省市：