[实用新型]单光子探测器死时间控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于高速率光信号探测的单光子探测器的死时间控制器，尤其涉及一种单光子探测器死时间控制装置。 

背景技术

单光子探测器死时间控制是指在APD探测到一个光信号后由死时间控制电路产生两路控制信号使门控电路和雪崩信号处理电路进入非使能状态，此时单光子探测器是不会产生任何探测计数的。在经过一段死时间后，死时间控制电路又会产生两路控制信号来使能门控电路和雪崩信号处理电路，此时单光子探测器又进入正常工作状态。换句话说，单光子探测器就是利用雪崩光电二极管（APD）的雪崩效应使光电流得到倍增的高灵敏度的检测器。现有的单光子探测器电路部分基本是由门控电路和雪崩信号处理电路组成的，并且采用死时间控制电路抑制后脉冲效应造成的暗记数。随着单光子探测技术的发展，人们对单光子探测器的探测速率要求也越来越高。目前单光子探测器的后处理电路的速率也正亟待提高。在后处理电路中，死时间控制电路对探测器的探测速率和探测效率的影响也非常大，传统的死时间控制电路响应速度慢，不能满足高探测速率的要求。因此非常需求一种能适用于高探测速率的死时间控制电路。传统的死时间控制电路方案如图1所示，即传统的死时间控制过程，其过程是在光信号引发APD管雪崩后，雪崩信号处理电路会把微弱的雪崩信号甄别出来再经过一系列的处理后送至主控芯片FPGA，然后再由FPGA产生两路死时间控制信号，一路用于控制门控电路，另一路用于控制雪崩信号处理电路(虚线框部分)。图2是传统的死时间控制雪崩信号处理电路简图，其中第一死时间控制信号正是由FPGA产生的，这里省略了死时间控制信号2，其原理同第一死时间控制信号，也是由FPGA产生输出。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种稳定可靠、响应速度快的单光子探测器死时间控制装置。 

为实现上述技术目的问题，本实用新型采取的技术方案为：单光子探测器死时间控制装置，包括主控模块、雪崩信号甄别模块、D触发器脉冲整形模块、D触发器分频模块和门控模块；其特征在于：主控模块与D触发器脉冲整形模块电连接并将第一死时间控制信号输出给D触发器脉冲整形模块；D触发器脉冲整形模块与门控模块电连接并输出第二死时间控制信号给门控模块；门控模块与雪崩信号甄别模块电连接并将同步使能信号输出给雪崩信号甄别模块；雪崩信号甄别模块、D触发器脉冲整形模块和D触发器分频模块依次电连接；D触发器分频模块与主控模块电连接并输出光子探测信号给主控模块。

与现有技术相比，本实用新型的优点分析如下：

1、如图3和图4所示，把同步使能信号加在了雪崩信号甄别比较器上，而不是在D触发器1上。因为当光信号和门控脉冲同时加到APD管时，APD管真正开始雪崩的时间是不确定的，它可能出现在门脉冲宽度时间内的任何时刻，这就使得送入甄别比较器的雪崩信号在一定时间范围上抖动，若比较器未加使能控制，那么比较器输出的脉冲也将是抖动的，因为其宽度只有几百皮秒的窄脉冲。在高速率光信号探测时，这种抖动将会严重导致计数错误。本实用新型采用的解决方法是通过示波器观察雪崩信号脉冲重叠区，然后将同步使能信号在时间上对齐到该重叠区，那么比较器的将只会在同步使能信号上升沿到来时输出，这样输出信号将会是一个脉冲前沿稳定的信号。