一种超快光子探测系统、方法和存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种超快光子探测系统、方法和存储介质，包括依次耦接的单光子探测相机、数据存储模块和数据处理模块，单光子探测相机用于将接收的光子信号转换为电信号，并将电信号转换为时间戳数字信号，基于连续的时间戳数字信号构建时间戳流并传输至数据存储模块；数据存储模块用于基于时序存储时间戳流；数据处理模块用于提取数据存储模块存储的时间戳流，并对时间戳流进行重构和降噪得到光子探测数据。采用自由运行模式的单光子探测阵列，克服了帧同步工作状态下单光子探测器死区时间长，有效工作时间不足的缺点，并且将时间戳数据进行重构和消噪，在高速量子通信以及快速运动成像等场景中具有广阔的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及单光子探测领域，具体涉及一种超快光子探测系统、方法和存储介质。

技术介绍

1、单光子探测技术是支撑前沿科技发展的重要推动技术之一，在深空探测、量子技术、激光雷达、生物传感等领域都有重要应用。单光子探测器是单光子探测技术的核心器件，是对检测微弱单光子信号的一类器件的统称，单光子探测器能够将单个光子量级的光吸收转化为宏观的电学变化，是一种极限灵敏度的光子探测器件。目前主流的单光子探测器包括光电倍增管(pmt)、雪崩单光子光电二极管(spad)以及超导纳米线单光子探测器(snspd)。基于半导体材料的雪崩光电二极管的工艺能够兼容现有成熟的标准cmos工艺，在进行阵列集成上有着独特的优势。

2、死区时间是单光子探测器的一个重要参数，它反应了探测器可以响应的相邻光子之间的最小时间间隔，死区时间限制了单光子探测器在单位时间内能够记录光子计数的最大值，即限制了单光子探测器的最大探测速率。针对具体的场景，在量子保密通信和超远距离深空激光通信的应用中，较长的死区时间限制了单光子探测器能够承载的通信速率，在单光子成像的应用场景中，死区时间限制了单光子本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种超快光子探测系统，其特征在于，至少包括依次耦接的单光子探测相机、数据存储模块和数据处理模块，

2.根据权利要求1所述的超快光子探测系统，其特征在于，所述单光子探测相机至少包括镜头模组，单光子探测焦平面芯片和时间数字转换模块；

3.根据权利要求2所述的超快光子探测系统，其特征在于，所述单光子探测焦平面芯片的每个单光子探测器独立工作于自由运行模式，每个单光子探测器不受时钟信号控制，发生雪崩后由淬灭电路控制恢复到自由运行模式。

4.根据权利要求3所述的超快光子探测系统，其特征在于，所述单光子探测焦平面芯片的阵列器件为基于硅材料的SPAD阵列或基于II...

【技术特征摘要】

1.一种超快光子探测系统，其特征在于，至少包括依次耦接的单光子探测相机、数据存储模块和数据处理模块，

2.根据权利要求1所述的超快光子探测系统，其特征在于，所述单光子探测相机至少包括镜头模组，单光子探测焦平面芯片和时间数字转换模块；

3.根据权利要求2所述的超快光子探测系统，其特征在于，所述单光子探测焦平面芯片的每个单光子探测器独立工作于自由运行模式，每个单光子探测器不受时钟信号控制，发生雪崩后由淬灭电路控制恢复到自由运行模式。

4.根据权利要求3所述的超快光子探测系统，其特征在于，所述单光子探测焦平面芯片的阵列器件为基于硅材料的spad阵列或基于iii-v族材料的spad阵列。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的超快光子探测系统的光子探测方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：余纪文，蒋信，
申请(专利权)人：普赛微科技杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：