一种硅APD单光子探测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种硅APD单光子探测系统，包括激光器、Si

【技术实现步骤摘要】
一种硅APD单光子探测系统


[0001]本技术涉及单光子探测领域，具体涉及一种硅APD单光子探测系统。

技术介绍

[0002]单光子探测可以检测到能量最小的光信号，在远距离激光测距、激光成像和量子通信等领域有非常重要的应用。雪崩概率作为目前的硅APD单光子探测器的探测效率的决定因素之一，可以采用提高偏置高压的方式来提高雪崩概率，进而提高探测效率，但同时也会提高暗计数。暗计数是指在没有外部光子进入情况下，雪崩二极管由于热激发载流子引发的雪崩从而产生的光子误判计数。在现有应用中，常采用增大单光子探测器的探测面积的方式来提高收集光子的效率，从而降低光路的耦合难度,但是较大探测面积的会导致较高的暗计数，不利于提高单光子探测效率。
[0003]，硅APD单光子探测器在卫星和地面光传输的应用中暗计数会由于辐照损伤而持续增加,其暗计数增长速率约50cps/天,这无法满足空间量子通信对单光子探测器暗计数的要求。
[0004]因此，有待对现有技术的不足进行改进，提出一种硅APD单光子探测系统。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决单光子探测器中暗计数问题，提出了一种硅APD单光子探测系统。
[0006]本技术方法通过下述技术方案实现的：
[0007]一种硅APD单光子探测系统，包括激光器、Si
‑
APD单光子探测器组、继电器、温度高压遥测模块、温度高压调制模块和单片机；
[0008]所述Si
‑
APD单光子探测器组至少包括N(N>2)个Si
‑
APD单光子探测器；
[0009]所述激光器用于产生光子信号，并通过光信号驱动所述Si
‑
APD单光子探测器组，所述Si
‑
APD单光子探测器组通过所述继电器与所述单片机相连，所述Si
‑
APD单光子探测器组的输出引脚与所述温度高压遥测模块的输入引脚相连，所述温度高压遥测模块的输出引脚接入所述单片机的输入引脚连接，所述单片机的输出引脚与所述温度高压调制模块的输入引脚相连，所述温度高压调制模块的输出引脚与所述Si
‑
APD单光子探测器组的输入引脚相连；
[0010]所述温度高压遥测模块用于采集Si
‑
APD单光子探测器组的温度数据并将采集到的温度数据传入到单片机，所述单片机判断接收到的温度数据并根据判断结果控制所述温度高压调制模块对Si
‑
APD单光子探测器进行温度调节。
[0011]优选地，所述Si
‑
APD单光子探测器组至少包括N(N>2)个Si
‑
APD单光子探测器进一步地，所述Si
‑
APD单光子探测器组接收激光器发出的光信号，所述Si
‑
APD单光子探测器组采用FC光纤接口进行光信号接收，并通过一个透镜将FC光纤接口射出的光聚焦到Si
‑
APD的光敏感区。
[0012]进一步地，所述继电器通过脉冲信号控制N个Si
‑
APD单光子探测器进行盖革模式和线性模式两种工作模式的切换。
[0013]进一步地，所述继电器的切换时间范围为1ms～3ms。
[0014]进一步地，当Si
‑
APD单光子探测器的工作模式为线性模式时，所述Si
‑
APD单光子探测器将光信号转换为电信号后通过数模转换器输入单片机。
[0015]进一步地，所述数模转换器采用模拟数字转换器。
[0016]进一步地，所述单片机通过所述电信号控制所述温度高压调制模块对Si
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APD单光子探测器进行制冷或加热。
[0017]进一步地，所述温度高压遥测模块的温度传感器将采集到的温度数据通过所述单片机的输入引脚输入到单片机，所述单片机驱动所述温度高压调制模块中的TEC制冷器调节所述Si
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APD单光子探测器的温度。
[0018]进一步地，所述温度高压调制模块中的数字模拟转换器对温度高压调制模块产生的初始高压进行调节，所述初始高压的调节范围在2V～22V。
[0019]本技术的有益效果为：
[0020]本技术公开的一种低暗计数的硅APD单光子探测系统，通过温度高压遥测模块、温度高压调制模块和单片机组成的闭环回路对Si
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APD单光子探测器组的电压和温度进行监测和控制，加快Si
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APD单光子探测器中雪崩二极管的淬灭和恢复速度，降低探测过程中的暗计数率并提高了Si
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APD单光子探测器的探测效率。
附图说明
[0021]图1为本技术的系统框图。
具体实施方式
[0022]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本技术进行进一步详细说明，但本技术要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。
[0023]一种硅APD单光子探测系统，如图1所示，包括激光器、Si
‑
APD单光子探测器组、继电器、温度高压遥测模块、温度高压调制模块和单片机；
[0024]所述激光器通过光信号驱动所述Si
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APD单光子探测器组(N＝10)，所述Si
‑
APD单光子探测器组通过所述继电器与所述单片机相连，所述Si
‑
APD单光子探测器组的输出引脚与所述温度高压遥测模块的输入引脚相连，所述温度高压遥测模块的输出引脚接入所述单片机的输入引脚，所述单片机的输出引脚与所述温度高压调制模块的输入引脚相连，所述温度高压调制模块的输出引脚与所述Si
‑
APD单光子探测器组的输入引脚相连；
[0025]所述激光器用于产生光信号；其中，所述Si
‑
APD单光子探测器组接收激光器发出的光信号，所述Si
‑
APD单光子探测器组采用标准的FC光纤接口进行光信号接收，并通过一个透镜将FC光纤接口射出的光聚焦到Si
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APD单光子探测器组的光敏感区上。
[0026]所述Si
‑
APD单光子探测器组用于通过探测确定光子的极化状态；其中，光子的极化状态至少包括|H>、|V>、|+>和|
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>四种状态。
[0027]所述实施例Si
‑
APD单光子探测器组至少包括十个Si
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APD单光子探测器；
[0028]其中，当所述Si
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APD单光子探测器组的工作温度正常时，所述Si
‑
APD单光子探测器组的十个Si
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APD单光子探测器的工作模式为盖革模式；
[0029]当所述Si本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅APD单光子探测系统，其特征在于，包括激光器、Si
‑
APD单光子探测器组、继电器、温度高压遥测模块、温度高压调制模块和单片机；所述Si
‑
APD单光子探测器组至少包括多个Si
‑
APD单光子探测器；所述激光器用于产生光子信号，并通过光信号驱动所述Si
‑
APD单光子探测器组，所述Si
‑
APD单光子探测器组通过所述继电器与所述单片机相连，所述Si
‑
APD单光子探测器组的输出引脚与所述温度高压遥测模块的输入引脚相连，所述温度高压遥测模块的输出引脚接入所述单片机的输入引脚连接，所述单片机的输出引脚与所述温度高压调制模块的输入引脚相连，所述温度高压调制模块的输出引脚与所述Si
‑
APD单光子探测器组的输入引脚相连；所述温度高压遥测模块用于采集Si
‑
APD单光子探测器组的温度数据并将采集到的温度数据传入到单片机，所述单片机判断接收到的温度数据并根据判断结果控制所述温度高压调制模块对Si
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APD单光子探测器进行温度调节。2.根据权利要求1所述的一种硅APD单光子探测系统，其特征在于，所述Si
‑
APD单光子探测器组至少包括N(N>2)个Si
‑
APD单光子探测器。3.根据权利要求1所述的一种硅APD单光子探测系统，其特征在于，所述Si
‑
APD单光子探测器组接收激光器发出的光信号，所述Si
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱伟，郭邦红，
申请(专利权)人：广东国腾量子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：