光子计数装置及光子计数方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光子计数装置，其包括：光电转换器，被配置为接收到达所述光电转换器的光子信号，且将所述光子信号转换为电平信号；其中，所述光子信号到达所述光电转换器的时刻和频率均是随机的；处理器，被配置为接收所述电平信号，且根据所述电平信号获取所述光子信号的光子信息并动态调节所述光电转换器接收光子信号的接收频率。本发明专利技术还公开了一种光子计数方法。本发明专利技术通过动态改变光电转换器接收光子信号的接收频率，从而在提高光电转换器的探测光子信号的探测率的同时，还能大幅度降低对光子信号的误计数。

【技术实现步骤摘要】
光子计数装置及光子计数方法
本专利技术属于光电
，具体地讲，涉及一种能够动态调节接收光子信号的接收频率的光子计数装置及光子计数方法。
技术介绍
目前，针对光子计数装置，主要围绕高探测率、高信噪比和大阵列规模的方向发展。具有高探测率的光子计数装置需要光子探测器(例如光电转换器)和处理器相互配合，其中，处理器需要给光子探测器提供合适的工作模式才能使光子计数装置发挥出最佳性能。在光子稀疏且分布不均的场合，光子计数装置更加适合采用由光子分布决定的自适应采样工作模式，该模式最大的难点在于权衡光子探测器处于探测和非探测时间的关系。减小非探测时间或增大探测时间可以提高探测率，但是固定式地减小非探测时间或固定式地增大探测时间会带来更多的误计数。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种能够动态调节接收光子信号的接收频率的光子计数装置及光子计数方法。根据本专利技术的一方面，提供了一种光子计数装置，其包括：光电转换器，被配置为接收到达所述光电转换器的光子信号，且将所述光子信号转换为电平信号；其中，所述光子信号到达所述光电转换器的时刻和频率均是随机的；处理器，被配置为接收所述电平信号，且根据所述电平信号获取所述光子信号的光子信息并动态调节所述光电转换器接收光子信号的接收频率。在根据本专利技术的一方面提供的光子计数装置中，所述光电转换器包括雪崩光电二极管，被配置为接收到达所述雪崩光电二极管的光子信号，且将所述光子信号转换为所述电平信号。在根据本专利技术的一方面提供的光子计数装置中，所述光电转换器还包括等效二极管，所述等效二极管用于产生模拟噪声信号，所述模拟噪声信号和所述电平信号中的尖峰噪声信号具有相同的相位和大小。在根据本专利技术的一方面提供的光子计数装置中，所述处理器可以是包括：光子信息记录模块，被配置为根据所述电平信号获取并记录所述光子信号的光子信息；暂停/复位信号产生模块，被配置为根据所述电平信号的触发产生提供给所述光电转换器的暂停信号和复位信号；调节信号产生模块，被配置为根据所述电平信号产生调节信号。另外地，在根据本专利技术的一方面提供的光子计数装置中，所述处理器还可以是包括：信号识别模块，被配置为根据所述模拟噪声信号识别出所述电平信号中的尖峰噪声信号；信号过滤模块，被配置为将识别出的所述尖峰噪声信号过滤去除，以得到最优电平信号；光子信息记录模块，被配置为根据所述最优电平信号获取并记录所述光子信号的光子信息；暂停/复位信号产生模块，被配置为根据所述最优电平信号的触发产生提供给所述光电转换器的暂停信号和复位信号；调节信号产生模块，被配置为根据所述最优电平信号产生调节信号。在根据本专利技术的一方面提供的光子计数装置中，所述暂停信号用于使所述光电转换器转换为暂时停止接收光子信号的工作模式，所述复位信号用于使所述光电转换器复位并处于接收光子信号的工作模式；其中，所述调节信号用于动态调节所述复位信号提供至所述光电转换器的时间，从而动态调节所述光电转换器接收光子信号的接收频率。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种光子计数方法，其包括：使用光电转换器接收到达所述光电转换器的光子信号，且使用所述光电转换器将所述光子信号转换为电平信号；其中，所述光子信号到达所述光电转换器的时刻和频率均是随机的；使用处理器接收所述电平信号，且使用处理器根据所述电平信号获取所述光子信号的光子信息，且使用处理器动态调节所述光电转换器接收光子信号的接收频率。在根据本专利技术的另一方面提供的光子计数方法中，所述光电转换器包括雪崩光电二极管；其中，使用光电转换器接收到达所述光电转换器的光子信号，且使用所述光电转换器将所述光子信号转换为电平信号，包括：使用雪崩光电二极管接收到达所述雪崩光电二极管的光子信号；使用雪崩光电二极管将所述光子信号转换为电平信号。在根据本专利技术的另一方面提供的光子计数方法中，所述光电转换器还包括等效二极管；其中，所述光子计数方法还包括：使用所述等效二极管产生模拟噪声信号；其中，所述模拟噪声信号和所述电平信号中的尖峰噪声信号具有相同的相位和大小。在根据本专利技术的另一方面提供的光子计数方法中，所述处理器可以是包括：光子信息记录模块、暂停/复位信号产生模块、调节信号产生模块；其中，使用处理器根据所述电平信号获取所述光子信号的光子信息，且使用处理器调节所述光电转换器接收光子信号的接收频率，包括：使用光子信息记录模块根据所述电平信号获取并记录所述光子信号的光子信息；使用暂停/复位信号产生模块根据所述电平信号的触发产生提供给所述光电转换器的暂停信号和复位信号；使用调节信号产生模块根据所述电平信号产生调节信号。在根据本专利技术的另一方面提供的光子计数方法中，所述处理器还可以是包括：信号识别模块、信号过滤模块、光子信息记录模块、暂停/复位信号产生模块、调节信号产生模块；其中，使用处理器根据所述电平信号获取所述光子信号的光子信息，且使用处理器调节所述光电转换器接收光子信号的接收频率，包括：使用信号识别模块根据所述模拟噪声信号识别出所述电平信号中的尖峰噪声信号；使用信号过滤模块将识别出的所述尖峰噪声信号过滤去除，以得到最优电平信号；使用光子信息记录模块根据所述最优电平信号获取并记录所述光子信号的光子信息；使用暂停/复位信号产生模块根据所述最优电平信号的触发产生提供给所述光电转换器的暂停信号和复位信号；使用调节信号产生模块根据所述最优电平信号产生调节信号。在根据本专利技术的另一方面提供的光子计数方法中，所述暂停信号用于使所述光电转换器转换为暂时停止接收光子信号的工作模式，所述复位信号用于使所述光电转换器复位并处于接收光子信号的工作模式；其中，所述调节信号用于动态调节所述复位信号提供至所述光电转换器的时间，从而动态调节所述光电转换器接收光子信号的接收频率。本专利技术的有益效果：本专利技术通过动态改变光电转换器接收光子信号的接收频率，从而在提高光电转换器的探测光子信号的探测率的同时，还能大幅度降低对光子信号的误计数。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：图1是根据本专利技术的实施例的光子计数装置的原理图；图2是根据本专利技术的实施例的光子计数装置的电路模块图；图3是根据本专利技术的另一实施例的光子计数装置的电路模块图；图4是根据本专利技术的实施例的光子计数方法的流程图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反地，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。图1是根据本专利技术的实施例的光子计数装置的原理图。参照图1，根据本专利技术的实施例的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光子计数装置，其特征在于，包括：/n光电转换器，被配置为接收到达所述光电转换器的光子信号，且将所述光子信号转换为电平信号；其中，所述光子信号到达所述光电转换器的时刻和频率均是随机的；/n处理器，被配置为接收所述电平信号，且根据所述电平信号获取所述光子信号的光子信息并动态调节所述光电转换器接收光子信号的接收频率。/n

【技术特征摘要】
1.一种光子计数装置，其特征在于，包括：
光电转换器，被配置为接收到达所述光电转换器的光子信号，且将所述光子信号转换为电平信号；其中，所述光子信号到达所述光电转换器的时刻和频率均是随机的；
处理器，被配置为接收所述电平信号，且根据所述电平信号获取所述光子信号的光子信息并动态调节所述光电转换器接收光子信号的接收频率。


2.根据权利要求1所述的光子计数装置，其特征在于，所述光电转换器包括雪崩光电二极管，被配置为接收到达所述雪崩光电二极管的光子信号，且将所述光子信号转换为所述电平信号。


3.根据权利要求2所述的光子计数装置，其特征在于，所述光电转换器还包括等效二极管，所述等效二极管用于产生模拟噪声信号，所述模拟噪声信号和所述电平信号中的尖峰噪声信号具有相同的相位和大小。


4.根据权利要求1或2所述的光子计数装置，其特征在于，所述处理器包括：
光子信息记录模块，被配置为根据所述电平信号获取并记录所述光子信号的光子信息；
暂停/复位信号产生模块，被配置为根据所述电平信号的触发产生提供给所述光电转换器的暂停信号和复位信号；
调节信号产生模块，被配置为根据所述电平信号产生调节信号；
其中，所述暂停信号用于使所述光电转换器转换为暂时停止接收光子信号的工作模式，所述复位信号用于使所述光电转换器复位并处于接收光子信号的工作模式；
其中，所述调节信号用于动态调节所述复位信号提供至所述光电转换器的时间，从而动态调节所述光电转换器接收光子信号的接收频率。


5.根据权利要求3所述的光子计数装置，其特征在于，所述处理器包括：
信号识别模块，被配置为根据所述模拟噪声信号识别出所述电平信号中的尖峰噪声信号；
信号过滤模块，被配置为将识别出的所述尖峰噪声信号过滤去除，以得到最优电平信号；
光子信息记录模块，被配置为根据所述最优电平信号获取并记录所述光子信号的光子信息；
暂停/复位信号产生模块，被配置为根据所述最优电平信号的触发产生提供给所述光电转换器的暂停信号和复位信号；
调节信号产生模块，被配置为根据所述最优电平信号产生调节信号；
其中，所述暂停信号用于使所述光电转换器转换为暂时停止接收光子信号的工作模式，所述复位信号用于使所述光电转换器复位并处于接收光子信号的工作模式；
其中，所述调节信号用于动态调节所述复位信号提供至所述光电转换器的时间，从而动态调节所述光电转换器接收光子信号的接收频率。


6.一种光子计数方法，其特征在于，包括：
使用光电转换器接收到达所述光电转换器的光子信号，且使用所述光电转换器将所述光子信号转换为电平信号；其中，所述光子信号到达所述光电转换器的时刻和频率均是随机的；
使用处理器接收所述电平信号，且使用处理器根据所述电平信号获取所述光子信...

【专利技术属性】
技术研发人员：王航，陆书龙，李雪飞，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32