一种基于单光子探测器的抗干扰系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于单光子探测器的抗干扰系统，包括依次相连的单光子探测模块、cmos反相器、采样计数模块、AD转换模块、芯片处理模块和计数器；单光子探测模块产生雪崩信号后到cmos反相器中进行相位反向处理并触发采样计数模块导通；采样计数模块将反向后的雪崩信号整形成电信号后输入到AD转换模块中转换为数字信号输入到芯片处理模块芯片滤除干扰信号并输入到计数器中进行计数处理。本实用新型专利技术通过判断单光子探测器输出的雪崩脉冲信号是为有效脉冲，并在芯片处理模块中滤除干扰的脉冲信号从而进行有效计数，从而降低暗计数，提高了单光子探测器的探测效率、准确性和抗干扰性；常温下可抑制暗计数，降低了系统电路成本。路成本。路成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单光子探测器的抗干扰系统


[0001]本技术涉及量子信息与单光子探测领域，具体涉及一种基于单光子探测器的抗干扰系统。

技术介绍

[0002]单光子探测器在量子保密通信、光谱测量、生物发光、光纤传感等多个领域发挥着重要的作用。与传统的模拟信号测量方法相比，单光子探测器对工作电压和环境温度的细微变化不敏感，而且稳定性和信噪比更高。但是单光子探测器在实际工作中，在没有光子射入的时候，还是会产生一定数量的计数，这样对光子计数的测量产生了较为严重的干扰。
[0003]而出现这种情况的原因主要有以下两点：一是因为热噪声和隧穿效应引起的暗计数，二是因为复活的载流子的在释放从而引起的后脉冲。暗计数基本和入射光强度无关，后脉冲的强度则随着入射光强的增大而变大，在计数率较大的场合里，例如再量子保密通信中，暗计数对于测量的影响将会十分的微弱，所以减少后脉冲的影响就尤为重要。
[0004]后脉冲是因为单光子探测器发生雪崩效应发生时，雪崩倍增区的任何缺陷都可以捕获载流子，一旦有光子入射单光子探测器中的时候，产生雪崩效应大量的电荷流经雪本倍增区域，部分载流子就会被这些缺陷捕获，而当雪崩效应被抑制后，这些被缺陷捕获的载流子会被缺陷所释放，从而再次触发雪崩效应，产生和上一次雪崩脉冲相关联的后脉冲，即在没有光子到达的时候令计数器产生一次误计数。
[0005]因此，有待对现有技术的不足进行改进

技术实现思路

[0006]本技术的目的是为了克服上述技术的缺陷，为了解决后脉冲对于单光子探测器效率的影响，提出了一种基于单光子探测器的抗干扰系统。
[0007]本技术通过下述技术方案实现的：
[0008]一种基于单光子探测器的抗干扰系统，所述系统包括依次相连的单光子探测模块、cmos反相器、采样计数模块、AD转换模块、芯片处理模块和计数器；
[0009]所述单光子探测模块用于产生雪崩信号并输入到cmos反相器中；
[0010]所述cmos反相器用于对单光子探测器模块输入的雪崩信号进行相位反向处理和脉冲整形并触发采样计数模块导通；
[0011]所述采样计数模块用于将相位反向后的雪崩信号整形成电信号并输入到AD转换模块；
[0012]所述AD转换模块用于将电信号转换为数字信号并输入到芯片处理模块；
[0013]所述芯片处理模块用于滤除数字信号中的干扰信号后输入到计数器中；
[0014]所述计数器用于对芯片处理模块输出的电信号进行计数处理。
[0015]进一步地，所述cmos反相器包括并联的cmos管MN1和cmos管MP1。
[0016]进一步地，所述采样计数模块包括门控电路、三极管TP1、cmos管MN2、电阻R1和电
阻R2；
[0017]所述电阻R1与三极管TP1串联形成第一支路；
[0018]所述电阻R2与cmos管MN2串联形成第二支路；
[0019]所述第一支路与第二支路并联连接后的输入端口与所述cmos反相器连接，输出端口与所述AD转换模块连接；所述门控电路与所述三极管TP1的集电极连接。
[0020]进一步地，所述cmos管MN2的源极接地，其漏极和所述三极管TP1的发射极相连并作为输出端与A/D转换器模块的输入端连接。
[0021]进一步地，所述采样计数模块的门控电路包括电源VDD、门控开关和电容C1；
[0022]所述门控开关的一端接入电源，另一端与电容C1连接后还与三极管TP1的集电极连接，所述电容C1的另一端接地。
[0023]进一步地，输入AD转换模块的电信号为电容C1的电压值。
[0024]进一步地，电容C1的电压符合公式其中R为所述三极管TP1和cmos管MN2导通后的采样电阻R3的阻值，初始电压V0等于电源VDD的电压值。
[0025]进一步地，当单光子探测器没有脉冲输出时，三极管TP1和cmos管MN2不导通；
[0026]当单光子探测器输出到光子脉冲X1或者干扰脉冲X2时，则通过cmos反相器输出给cmos管MN2的栅极和TP1的基极使得cmos管MN2和三极管TP1处于导通状态。
[0027]进一步地，所述芯片处理模块采用的芯片型号为am335x。
[0028]本技术的有益效果为：
[0029]本技术通过计算单光子探测器发生雪崩后产生的雪崩脉冲信号得出电容C1的电压，并通过AD转换模块将该电压转换为数字信号后输入芯片处理模块进行滤除干扰的脉冲信号，使得后脉冲的干扰得到了抑制，从而降低暗计数，提高了单光子探测器的探测效率和准确性。本技术还可以使得单光子探测器在常温下也能进行对暗计数的抑制，降低了系统电路成本。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的系统原理图。
具体实施方式
[0031]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。
[0032]一种基于单光子探测器的抗干扰系统，如图1所示，所述系统包括依次相连的单光子探测模块、cmos反相器、采样计数模块、AD转换模块、芯片处理模块和计数器；
[0033]所述单光子探测模块用于产生雪崩信号并输入到cmos反相器中；
[0034]所述cmos反相器包括并联的cmos管MN1和cmos管MP1，所述cmos反相器用于对单光子探测器模块输出的雪崩信号进行相位反向处理并触发采样计数模块导通；
[0035]所述采样计数模块包括门控电路、三极管TP1、cmos管MN2、电阻R1和电阻R2；
[0036]所述电阻R1与三极管TP1串联形成第一支路；所述电阻R2与cmos管MN2串联形成第
二支路；所述第一支路与第二支路并联连接后的输入端口与所述cmos反相器连接，输出端口与所述AD转换模块连接；
[0037]所述cmos管MN2的源极接地，其漏极和所述三极管TP1的发射极相连并作为输出端与A/D转换器模块的输入端连接。
[0038]所述门控电路与所述三极管TP1的集电极连接，所述门控电路包括电源VDD、门控开关和电容C1；所述门控开关的一端接入电源，另一端与电容C1连接后还与三极管TP1的集电极连接，所述电容C1的另一端接地；所述采样计数模块用于将相位反向后的雪崩信号整形成电信号并输入到AD转换模块中，具体地，输入AD转换模块的电信号为电容C1的电压值。
[0039]所述AD转换模块用于将电信号转换为数字信号并输入到芯片处理模块，所述AD转换模块采用的芯片型号为AD5665；
[0040]所述芯片处理模块用于滤除数字信号中的干扰信号后输入到计数器中，所述芯片处理模块采用的芯片型号为am335x；
[0041]所述计数器用于对芯片处理模块输出的电信号进行计数处理。
[0042]本技术的工作原理如下：
[0043]单光子探测器发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单光子探测器的抗干扰系统，其特征在于，所述系统包括依次相连的单光子探测模块、cmos反相器、采样计数模块、AD转换模块、芯片处理模块和计数器；所述单光子探测模块用于产生雪崩信号并输入到cmos反相器中；所述cmos反相器用于对单光子探测器模块输入的雪崩信号进行相位反向处理和脉冲整形并触发采样计数模块导通；所述采样计数模块用于将相位反向后的雪崩信号整形成电信号并输入到AD转换模块；所述AD转换模块用于将电信号转换为数字信号并输入到芯片处理模块；所述芯片处理模块用于滤除数字信号中的干扰信号后输入到计数器中；所述计数器用于对芯片处理模块输出的电信号进行计数处理。2.根据权利要求1所述的一种基于单光子探测器的抗干扰系统，其特征在于，所述cmos反相器包括并联的cmos管MN1和cmos管MP1。3.根据权利要求2所述的一种基于单光子探测器的抗干扰系统，其特征在于，所述采样计数模块包括门控电路、三极管TP1、cmos管MN2、电阻R1和电阻R2；所述电阻R1与三极管TP1串联形成第一支路；所述电阻R2与cmos管MN2串联形成第二支路；所述第一支路与第二支路并联连接后的输入端口与所述cmos反相器连接，输出端口与所述AD转换模块连接；所述门控电路与所述三极管TP1的集电极连接。4.根据权利要求3所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文涛，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：