雪崩信号提取电路及单光子探测器制造技术

本实用新型专利技术公开的雪崩信号提取电路及单光子探测器，涉及雪崩信号提取领域，包括雪崩光电二极管、直流电源、分压电阻、雪崩信号采样电阻，其中，雪崩光电二极管用于接收光子并产生雪崩信号；直流电源用于为雪崩光电二极管提供反向偏置电压；分压电阻与雪崩光电二极管串联，用于当雪崩光电二极管产生雪崩信号时，降低加载于雪崩光电二极管两端的反向偏置电压直至雪崩光电二极管停止产生雪崩信号；雪崩信号采样电阻与分压电阻串联，用于将雪崩光电二极管产生的雪崩信号传输给雪崩信号甄别电路，降低了设计复杂度及生产成本，提高了适用性。提高了适用性。提高了适用性。

【技术实现步骤摘要】
雪崩信号提取电路及单光子探测器


[0001]本技术涉及雪崩信号提取领域，具体涉及一种雪崩信号提取电路及单光子探测器。

技术介绍

[0002]现有技术中，大都采用门控抑制方式来提取雪崩信号，即通过在雪崩光电二极管两端加一个略低于雪崩电压的恒定直流电源，通过直流电源的电压和门脉冲电压叠加在一起的方式来控制产生雪崩信号的开启和停止，同时还需要设计相应的雪崩信号提取电路，以实现从雪崩光电二极管产生的包括尖峰信号、雪崩信号的混合信号中提取将雪崩信号。该方案需要设计复杂的门控电路以及复杂的雪崩信号提取电路，同时需要对门脉冲位置和光脉冲位置进行校准，设计复杂度较高且应用场景比较局限（一般仅适用于量子密钥分发系统），同时生产成本也更高。

技术实现思路

[0003]本技术实施例提供了一种雪崩信号提取电路及单光子探测器，用以解决现有技术存在的复杂度高、成本高及通用性差的缺陷。
[0004]为了实现上述目的，本技术实施例提供的雪崩信号提取电路及单光子探测器采用以下技术方案。
[0005]第一方面，本技术实施例提供的雪崩信号提取电路包括：
[0006]雪崩光电二极管，用于接收光子并产生雪崩信号；
[0007]直流电源，用于为所述雪崩光电二极管提供反向偏置电压，其中，所述反向偏置电压大于所述雪崩光电二极管的雪崩电压；
[0008]分压电阻，与所述雪崩光电二极管串联，用于当所述雪崩光电二极管产生雪崩信号时，降低加载于所述雪崩光电二极管两端的反向偏置电压直至所述雪崩光电二极管停止产生雪崩信号；<br/>[0009]分压电阻，还用于当所述雪崩光电二极管停止产生雪崩信号时，增加加载于所述雪崩光电二极管两端的反向偏置电压直至所述雪崩光电二极管开始产生雪崩信号；
[0010]雪崩信号采样电阻，与所述分压电阻串联，用于将所述雪崩光电二极管产生的雪崩信号传输给雪崩信号甄别电路，其中，所述雪崩信号采样电阻的阻值远小于所述分压电阻的阻值。
[0011]作为第一方面一个优选的实现方式，该雪崩信号提取电路还包括：
[0012]耦合电容，用于将所述雪崩光电二极管产生的雪崩信号耦合至所述雪崩信号甄别电路。
[0013]作为第一方面一个优选的实现方式，该雪崩信号提取电路还包括：
[0014]低噪声放大器，用于放大经所述耦合电容耦合后的雪崩信号的幅度值。
[0015]作为第一方面一个优选的实现方式，还该雪崩信号提取电路还包括：
[0016]带通滤波器，用于滤除经所述低噪声放大器放大后的雪崩信号中的噪声。
[0017]作为第一方面一个优选的实现方式，还该雪崩信号提取电路还包括：
[0018]直流电源滤波器，用于滤除所述直流电源工作过程中产生的噪声。
[0019]作为第一方面一个优选的实现方式，还该雪崩信号提取电路还包括：
[0020]所述直流电源滤波器包括滤波电容及限流电阻。
[0021]作为第一方面一个优选的实现方式，所述分压电阻的阻值为2
×
105Ω。
[0022]作为第一方面一个优选的实现方式，所述雪崩信号采样电阻的阻值为50Ω。
[0023]第二方面，本技术实施例提供了一种单光子探测器，该单光子探测器包括第一方面所述的雪崩信号提取电路。
[0024]本技术实施例提供的雪崩信号提取电路及单光子探测器具有以下有益效果：
[0025]（1）采用阻值较大电阻作为分压电阻，无需再单独设计用于猝灭雪崩信号的门控电路以及雪崩信号提取电路，实现了雪崩信号的被动猝灭及产生，同时无需主动对门脉冲位置和光脉冲位置进行校准，降低了设计复杂度及生产成本；
[0026]（2）采用阻值较小的电阻作为雪崩信号采样电阻，阻抗匹配较好；
[0027]（3）可以适用于除量子密钥分发系统以外的应用场景，适用性较强。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下表面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下表面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本技术实施例提供的雪崩信号提取电路结构示意图。
[0030]标注说明：
[0031]1‑
限流电阻、2
‑
雪崩光电二极管、3
‑
分压电阻、4
‑
雪崩信号采样电阻、5
‑
耦合电容、6
‑
低噪声放大器、7
‑
带通滤波器、8
‑
滤波电容。
具体实施方式
[0032]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下表面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0033]下面对本技术实施例提供的光纤精密裁切工装涉及的技术方案进行说明。
[0034]实施例1
[0035]如图1所示，本技术实施例提供的雪崩信号提取电路包括直流电源Vb、滤波电容8、限流电阻1、雪崩光电二极管2、分压电阻3、雪崩信号采样电阻4、耦合电容5、低噪声放大器6及带通滤波器7，其中：
[0036]雪崩光电二极管2用于接收光子并产生雪崩信号。
[0037]具体地，加载在雪崩光电二极管2两端的反向偏置电压高于雪崩电压，使得雪崩光
电二极管2处于就绪状态。当有光子入射时，雪崩光电二极管2即发生雪崩，产生雪崩信号。
[0038]直流电源Vb用于为雪崩光电二极管2提供反向偏置电压，其中，该反向偏置电压大于雪崩光电二极管2的雪崩电压。
[0039]具体地，直流电源Vb的电压为60V。
[0040]分压电阻3与雪崩光电二极管2串联，用于当雪崩光电二极管2产生雪崩信号时，降低加载于雪崩光电二极管2两端的反向偏置电压直至雪崩光电二极管2停止产生雪崩信号。
[0041]分压电阻3还用于当雪崩光电二极管2停止产生雪崩信号时，增加加载于所述雪崩光电二极管两端的反向偏置电压直至所述雪崩光电二极管开始产生雪崩信号.
[0042]具体地，如图1所示，雪崩光电二极管2处于就绪状态，当有光子入射时，由于分压电阻3的存在，雪崩光电二极管2内部产生雪崩电流同时生成雪崩信号，加载于雪崩光电二极管2的两端的反向偏置电压会减小，当该反向偏置电压减小至低于雪崩电压时，雪崩信号淬灭。分压电阻3的阻值越大，淬灭效果越好。当雪崩信号淬灭时，加载于雪崩光电二极管2的两端的反向偏置电压会增大，当该反向偏置电压增大至大于雪崩电压时，恢复产生雪崩信号。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雪崩信号提取电路，其特征在于，包括：雪崩光电二极管，用于接收光子并产生雪崩信号；直流电源，用于为所述雪崩光电二极管提供反向偏置电压，其中，所述反向偏置电压大于所述雪崩光电二极管的雪崩电压；分压电阻，与所述雪崩光电二极管串联，用于当所述雪崩光电二极管产生雪崩信号时，降低加载于所述雪崩光电二极管两端的反向偏置电压直至所述雪崩光电二极管停止产生雪崩信号；分压电阻，还用于当所述雪崩光电二极管停止产生雪崩信号时，增加加载于所述雪崩光电二极管两端的反向偏置电压直至所述雪崩光电二极管开始产生雪崩信号；雪崩信号采样电阻，与所述分压电阻串联，用于将所述雪崩光电二极管产生的雪崩信号传输给雪崩信号甄别电路，其中，所述雪崩信号采样电阻的阻值远小于所述分压电阻的阻值。2.根据权利要求1所述的雪崩信号提取电路，其特征在于，还包括：耦合电容，用于将所述雪崩光电二极管产生的雪崩信号耦合至雪崩信号甄别电路。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李南，王林松，王其兵，
申请(专利权)人：国开启科量子技术北京有限公司，
类型：新型
国别省市：