【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及单光子探测，尤其是一种利用对称apd控制apd单光子探测工作温度的方法和装置。
技术介绍
1、雪崩光电二极管（apd）在单光子探测领域，特别是近红外波段中，扮演着至关重要的角色。apd以其体积小、探测效率高、响应速度快以及高度集成化等特点而广受欢迎。这些特性使得apd成为多种先进科学和工程应用的首选探测器。
2、在单光子探测操作中，为了尽量降低暗噪声，即在无信号输入时产生的噪声，apd往往需要保持在较低的工作温度，通常是-20℃到-50℃之间。这种温度控制对于apd性能至关重要，因为工作温度不仅直接影响到探测效率，还对暗噪声等关键参数产生显著影响。因此，高效且灵敏的实时温度控制系统成为基于apd的单光子探测器的核心组成部分。
3、这些探测器的温度控制系统一般由三大部分组成：tec（thermoelectric cooler）制冷单元、温度传感单元和pid（比例-积分-微分）控制单元。温度传感单元，如负温度系数（ntc）热敏电阻和数字温度传感器，主要负责将apd的温度转换为可用的电信号。然后，pid控制单元将这个电信号与预设的参考信号进行对比，基于对比结果来调节tec制冷单元，以达到所需的温度。
4、然而，这种传统的温度控制方法存在一些局限性。首先，由于温度传感器和apd之间存在物理位置和材料的差异，传感器测量得到的温度与apd的实际工作温度之间可能存在显著偏差。这导致温度控制过程中出现迟滞现象，即当传感器显示温度已稳定时，apd的实际工作温度可能尚未达到设定值。此外，当外部环境温
技术实现思路
1、本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种利用对称apd控制apd单光子探测工作温度的方法和装置，利用对称apd的输出信号直接监测并调节用于单光子探测的apd的工作温度，有效避免了传统方法中由于传感器安装位置和材料差异导致的迟滞现象和固定误差，实现了更精确和快速的温度控制。
2、本专利技术目的实现由以下技术方案完成：
3、一种利用对称apd控制apd单光子探测工作温度的方法，其特征在于：在单光子探测器中对称布置两个性能完全相同的apd，令两个apd中的一个apd在盖革模式下工作，用于进行单光子探测，令另一个apd在线性模式下工作，用于对进行单光子探测的该个apd的工作温度进行监测，通过温度监测结果对apd的工作温度进行控制。
4、所述apd的工作温度与其感光灵敏度呈单调关系，通过对所述apd的输出信号监测获取其工作温度。
5、根据用于监测工作温度的apd的输出信号，pid控制单元输出反馈控制信号至制冷单元，以实时调节两个所述apd的工作温度。
6、一种利用对称apd控制apd光单子探测工作温度的装置，其特征在于：包括制冷单元、高稳定连续激光单元、低噪声信号放大单元、pid控制单元、电源控制单元、apd导热固定底座以及两个apd，其中：
7、两个所述apd对称安装在所述apd导热固定底座上，所述apd导热固定底座与所述制冷单元紧密连接；
8、工作在盖革模式下的apd连接至单光子探测驱动电路，工作在线性模式下的apd连接至电源控制单元，两个所述apd的光信号输入端与所述高稳定连续激光单元连接；
9、两个所述apd的输出端与所述低噪声信号放大单元连接，输出信号经所述低噪声信号放大单元放大后输送至所述pid控制单元，所述pid控制单元根据信号反馈控制所述制冷单元。
10、本专利技术的优点是：
11、1) 直接控制工作状态：该方法直接利用线性模式下apd的输出信号作为误差分析信号，从而直接控制apd的工作状态，而非间接测量温度；这种方法更加直接高效，减小了温度控制的迟滞现象，提升了pid反馈控制的精度。
12、2) 对称安装减少误差：apd1和apd2的完全对称安装及内部材料结构的一致性保证了两者的温度实时一致，有效克服了传统方法中由于温度传感器的安装位置和材料不同导致的误差。
13、3) 实时监测工作状态：通过监测apd2的输出信号，可以实时获取apd1的工作状态，确保单光子探测的准确性和可靠性。
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1.一种利用对称APD控制APD单光子探测工作温度的方法，其特征在于：在单光子探测器中对称布置两个性能完全相同的APD，令两个APD中的一个APD在盖革模式下工作，用于进行单光子探测，令另一个APD在线性模式下工作，用于对进行单光子探测的该个APD的工作温度进行监测，通过温度监测结果对APD的工作温度进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种利用对称APD控制APD单光子探测工作温度的方法，其特征在于：所述APD的工作温度与其感光灵敏度呈单调关系，通过对所述APD的输出信号监测获取其工作温度。
3.根据权利要求2所述的一种利用对称APD控制APD单光子探测工作温度的方法，其特征在于：根据用于监测工作温度的APD的输出信号，PID控制单元输出反馈控制信号至制冷单元，以实时调节两个所述APD的工作温度。
4.一种利用对称APD控制APD光单子探测工作温度的装置，其特征在于：包括制冷单元、高稳定连续激光单元、低噪声信号放大单元、PID控制单元、电源控制单元、APD导热固定底座以及两个APD，其中：
【技术特征摘要】
1.一种利用对称apd控制apd单光子探测工作温度的方法，其特征在于：在单光子探测器中对称布置两个性能完全相同的apd，令两个apd中的一个apd在盖革模式下工作，用于进行单光子探测，令另一个apd在线性模式下工作，用于对进行单光子探测的该个apd的工作温度进行监测，通过温度监测结果对apd的工作温度进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种利用对称apd控制apd单光子探测工作温度的方法，其特征在于：所述apd的工作温度与其感光灵敏度呈单调关系，通过对所...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈修亮，吴光，潘海峰，黄坤，李召辉，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：
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