[发明专利]死时间产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及单光子探测器领域，具体涉及在高速单光子探测器中，提供一种死时间产生方法。

背景技术

单光子探测技术是指能够对单个光子产生响应的光电探测技术，其超高灵敏度使其在超灵敏光谱，量子通信，生物发光等领域有着广泛的应用。目前实现单光子探测技术的手段有雪崩光电二极管(APD)探测，超导探测，光电倍增管探测等。其中利用雪崩光电二极管APD实现的单光子探测器工作稳定、驱动简单，是目前被使用得最多的单光子探测实现手段。

衡量雪崩光电二极管APD单光子探测器的性能好坏有几项重要参数包括:暗计数、量子效率和后脉冲等。其中后脉冲的产生是由于当雪崩光电二极管APD工作处在雪崩状态下时，光子打出的电子将产生持续的碰撞电离，PN结中的载流子将不断增加，虽然可以通过关闭“门脉冲”的方式使雪崩光电二极管APD淬灭，但是载流子并不能在短时间内完全释放，这样当下一个门脉冲到来时，残留的载流子可能造成一次额外的计数，这个信号脉冲就称之为后脉冲，后脉冲并不是由光子激发产生的，属于误计数，在某些特殊的应用如量子通信中，后脉冲将极大的影响系统的误码率。

目前，为了减少后脉冲，一种有效的方法是对探测器设定死时间，所谓死时间是指在产生一次有效光子计数后的一段时间内不再对新的信号进行响应。当前常采用的死时间的实现办法是利用光子信号作为反馈，在得到一次有效计数后，利用电路逻辑处理手段在一段时间内屏蔽门脉冲。这种方式存在一个显著的缺陷，就是反馈建立的时间往往较长，从得到有效的光子信号，再到信号处理，最后关断门脉冲，这段时间往往超过10ns，形成一段“控制盲区”。这段延时对于低重复频率(100MHz以下)不会造成影响，但是对于更高频率(大于100MHz)而言，由于门脉冲的周期小于10ns，因此在反馈还未建立之前会有新的门脉冲送出，这些门脉冲由于紧挨着有效光子信号，因此更容易产生后脉冲。这种弊端会随着频率的升高变得更加明显，严重影响死时间的控制效果。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而进行的，目的在于提供一种可实现能够避免建立反馈时间从而精确控制死时间的死时间产生方法。

本发明提供了一种死时间产生方法，应用在雪崩光电二极管APD的探测中，利用屏蔽电信号对雪崩光电二极管APD的光电脉冲信号在预定拉低时间内进行屏蔽，从而使得光电脉冲信号不被响应，其特征在于，具有以下步骤：(1)设定控制器中计数器的计数值，根据被设定计数值通过控制器中的内部时钟获得预定拉低时间；(2)采集雪崩光电二极管APD发出的光电脉冲信号；(3)当判断到所采集的光电脉冲信号一旦处于上升沿后，控制器对光电脉冲信号进行数据采集；(4)当判断到所采集的光电脉冲信号一旦处于下降沿后，通过内部时钟开始计时预定拉低时间，同时，将屏蔽电信号的电平在预定拉低时间被形成低电平屏蔽电信号；(5)将所采集的光电脉冲信号和低电平屏蔽电信号进行逻辑与运算，所采集的光电脉冲信号在预定拉低时间内不进行输出，所采集的光电脉冲信号不被响应；其中，所采集的光电脉冲信号不被响应的死时间的长度等于计数值除以内部时钟的频率得到的时间长度。

在本发明所提供的死时间产生方法，还可以具有这样的特征：其中，内部时钟的频率通过晶振倍频后产生的频率确定，根据设定计数值步骤和计数值得到死时间。

在本发明所提供的死时间产生方法，还具有这样的特征，还包括以下步骤：雪崩光电二极管APD探测器通过接收由控制器发出的驱动信号被驱动开始工作。

在本发明所提供的死时间产生方法，还可以具有这样的特征：其中，控制器通过现场可编程逻辑阵列FPGA实现。

发明的作用与效果