一种应用于单光子探测器的淬灭和限流系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种应用于单光子探测器的淬灭和限流系统，所述系统包括脉冲信号发生器模块、探测器模块、脉宽整形模块、脉宽检测模块、脉宽比较模块、单片机模块、继电器控制模块、偏压模块和温控模块；脉冲信号发生器模块产生的门控脉冲信号和偏压模块提供的反向电压叠加输入到探测器模块的APD内产生雪崩信号；脉宽比较模块获取雪崩信号的脉宽ΔW后将脉宽ΔW与预存的脉宽Δt进行比较，并通过控制脉冲信号发生模块和继电器使得APD达到迅速淬灭和恢复。本实用新型专利技术通过单片机模块控制继电器的引脚与不同的阻值进行连接，以达到对雪崩二极管限流的目的，从而使得探测器的淬灭和恢复时间缩短，有效提高了单光子探测器的探测效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于单光子探测器的淬灭和限流系统


[0001]本技术涉及量子信息与单光子探测领域，具体涉及一种应用于单光子探测器的淬灭和限流系统。

技术介绍

[0002]单光子雪崩二极管SPAD是一种具有单光子探测能力的光电探测雪崩二极管SPAD，在雪崩二极管SPAD的两侧反向施加大于击穿电压的电压时可使得雪崩二极管SPAD处于盖革模式，此时如果有光子射入则雪崩二极管SPAD会产生雪崩电流，若不对雪崩电流进行遏止则会因为雪崩电流过大导致器件的烧毁，并且需要等待漫长的淬灭时间后雪崩二极管SPAD才能继续探测光子，使得单光子探测效率低下。
[0003]现有应用中传统的电阻分压式淬灭电路在进行淬灭时采用与雪崩二极管SPAD串联分压电阻的方式，当分压电阻越大时淬灭的时间越快，但是在淬灭后与雪崩二极管SPAD串联的分压电阻越小时，雪崩二极管SPAD恢复接收光子状态的速度越快，所以传统的电阻分压式淬灭电路选择的电阻大小需要进行估算并且需要手动调节电阻的阻值，无法做到自动调节，这会不利于对淬灭时间的掌控，还会使得电路淬灭和恢复的时间比较长，而死区时间长则不利于对光子的高速探测，则要提高光子的探测效率则必须减少死区时间，即加快电路淬灭和恢复的速度。
[0004]因此，有待对现有技术的不足进行改进，提出一种应用于单光子探测器的淬灭和限流系统。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是为了克服上述技术的缺陷，为了解决单光子探测器的淬灭和限流问题，提出了一种应用于单光子探测器的淬灭和限流系统。
[0006]本技术通过下述技术方案实现的：
[0007]一种应用于单光子探测器的淬灭和限流系统，所述系统包括脉冲信号发生器模块、探测器模块、脉宽整形模块、脉宽检测模块、脉宽比较模块、单片机模块、继电器控制模块、偏压模块和温控模块；
[0008]所述单片机模块的四个信号控制端口分别与脉冲信号发生器模块、继电器控制模块、偏压模块和温控模块的控制端口相连；所述脉冲信号发生器模块、继电器控制模块、偏压模块和温控模块的输出端口又分别与所述探测器模块的输入端口连接；所述脉冲信号发生器模块、探测器模块、脉宽整形模块、脉宽检测模块、脉宽比较模块及单片机模块通过电信号依次相连；
[0009]所述脉冲信号发生器模块用于产生门控脉冲信号，所述偏压模块用于给探测器模块的APD提供反向电压；所述门控脉冲信号与反向电压进行叠加后输入到探测器模块的APD内，触发所述APD进入盖革模式；
[0010]所述探测器模块用于探测光子并产生雪崩信号；
[0011]所述脉宽整形模块用于对探测器模块输出的正弦信号整型成方波信号；
[0012]所述脉宽整形模块用于对APD阳极端口输出的雪崩信号进行整形，将雪崩信号整成方波信号；
[0013]所述脉宽检测模块用于检测并记录来自脉宽整形模块的方波信号的脉宽大小ΔW；
[0014]所述脉宽比较模块用于将预存的脉宽大小Δt与脉宽检测模块输出的脉宽信号ΔW进行比较；
[0015]所述单片机模块用于控制脉冲信号发生器模块、继电器控制模块、偏压模块和温控模块；
[0016]所述继电器控制模块用于对探测模块进行限流；
[0017]所述偏压模块用于给探测器模块的APD提供反向电压后与脉冲信号发生器模块产生的门控脉冲信号进行叠加；
[0018]所述温控模块用于检测和控制探测器模块的温度。
[0019]优选地，所述继电器控制模块包括继电器、二极管D3、PNP三极管Q1、电阻R1、R2、R3和R4；
[0020]所述继电器与二极管D3并联连接形成并联支路，所述并联支路接入PNP三极管Q1的集电极，所述PNP三极管Q1的基极与电阻R3相连，PNP三极管Q1的发射极与电阻R4的一端与相连，电阻R4的另一端接地；
[0021]所述继电器的第一引脚与探测器模块相连，第二引脚与R1端串联后接到地，第三引脚与R1、R2串联后接地。
[0022]优选地，所述电阻R3的一端与PNP三极管的基极相连，另一端与单片机模块的控制端口相连。
[0023]优选地，所述二极管D3为稳压二极管。
[0024]优选地，所述单片机模块的型号为AX58200。
[0025]优选地，所述温控模块的芯片型号为HRTEC1
‑
07105。
[0026]优选地，所述脉宽整形模块采用主芯片型号为MC9S12DG128的单片机。
[0027]优选地，所述脉宽检测模块采用主芯片型号为STC15F2K60的单片机。
[0028]优选地，所述脉宽比较模块采用主芯片型号为PICI6C64的单片机。
[0029]本技术的有益效果为：
[0030]本技术通过脉宽比较模块将预存的脉宽大小Δt与脉宽检测模块输出的脉宽信号ΔW进行比较并判断是否为雪崩信号，从而根据判断结果来控制继电器，达到自动调节电路的电阻阻值并对雪崩二极管限流的目的，使得探测器的淬灭和恢复时间缩短，有效提高了单光子探测器的探测效率。
附图说明
[0031]图1为本技术的系统框图；
[0032]图2为本技术的淬灭和限流电路原理图。
具体实施方式
[0033]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。
[0034]一种应用于单光子探测器的淬灭和限流系统，如图1所示，所述系统包括脉冲信号发生器模块、探测器模块、脉宽整形模块、脉宽检测模块、脉宽比较模块、单片机模块、继电器控制模块、偏压模块和温控模块；
[0035]所述单片机模块的四个信号控制端口分别与脉冲信号发生器模块、继电器控制模块、偏压模块和温控模块的控制端口相连；所述脉冲信号发生器模块、继电器控制模块、偏压模块和温控模块的输出端口又分别与所述探测器模块的输入端口连接；所述脉冲信号发生器模块、探测器模块、脉宽整形模块、脉宽检测模块、脉宽比较模块及单片机模块通过电信号依次相连；
[0036]所述脉冲信号发生器模块用于产生门控脉冲信号，所述偏压模块用于给探测器模块的APD提供反向电压；所述门控脉冲信号与反向电压进行叠加后输入到探测器模块的APD内，触发所述APD进入盖革模式；
[0037]所述探测器模块用于探测光子并产生雪崩信号；
[0038]所述脉宽整形模块用于对探测器模块输出的正弦信号整型成方波信号；
[0039]所述脉宽整形模块用于对APD阳极端口输出的雪崩信号进行整形，将雪崩信号整成方波信号，所述脉宽整形模块采用主芯片型号为MC9S12DG128的单片机；
[0040]所述脉宽检测模块用于检测并记录来自脉宽整形模块的方波信号的脉宽大小ΔW，所述脉宽比较模块采用主芯片型号为PICI6C64的单片机；
[0041]所述脉宽比较模块用于将预存的脉宽大小Δt与脉宽检测模块输出的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于单光子探测器的淬灭和限流系统，其特征在于，所述系统包括脉冲信号发生器模块、探测器模块、脉宽整形模块、脉宽检测模块、脉宽比较模块、单片机模块、继电器控制模块、偏压模块和温控模块；所述单片机模块的四个信号控制端口分别与脉冲信号发生器模块、继电器控制模块、偏压模块和温控模块的控制端口相连；所述脉冲信号发生器模块、继电器控制模块、偏压模块和温控模块的输出端口又分别与所述探测器模块的输入端口连接；所述脉冲信号发生器模块、探测器模块、脉宽整形模块、脉宽检测模块、脉宽比较模块及单片机模块通过电信号依次相连；所述脉冲信号发生器模块用于产生门控脉冲信号，所述偏压模块用于给探测器模块的APD提供反向电压；所述门控脉冲信号与反向电压进行叠加后输入到探测器模块的APD内，触发所述APD进入盖革模式；所述探测器模块用于探测光子并产生雪崩信号；所述脉宽整形模块用于对探测器模块输出的正弦信号整型成方波信号；所述脉宽整形模块用于对APD阳极端口输出的雪崩信号进行整形，将雪崩信号整成方波信号；所述脉宽检测模块用于检测并记录来自脉宽整形模块的方波信号的脉宽大小ΔW；所述脉宽比较模块用于将预存的脉宽大小Δt与脉宽检测模块输出的脉宽信号ΔW进行比较；所述单片机模块用于控制脉冲信号发生器模块、继电器控制模块、偏压模块和温控模块；所述继电器控制模块用于对探测模块进行限流；所述偏压模块用于给探测器模块的APD提供反向电压后与脉冲信号发生器模块产生的门控脉冲信号进行叠加；所述温控模块用于检测和控制探测器模块的温度。2.根据权利要求1所述的一种应用于单光子探测器的淬灭和限流系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永集，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：