[发明专利]一种具有暗计数脉冲辨别力的单光子计数鉴别器电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有暗计数脉冲辨别力的单光子计数鉴别器电路。

背景技术

单光子探测技术是一种极微弱光探测技术，在高分辨光谱测量、生物发光、量子通信、大气污染检测、非破坏性物质分析、放射探测、天文测光、光时域反射、光纤分布传感等领域有着广泛的应用。单光子探测技术采用的光电接收器件主要有光电倍增管、雪崩光电二极管以及超导纳米线单光子探测器件。在采用这些光电接收器件的单光子探测系统中，暗计数是其重要的噪声来源，降低暗计数是单光子探测系统提高探测灵敏度的重要手段。暗计数主要来源于热激发、隧道贯穿和掺杂缺陷处的势阱，热激发会使电子从满带跃迁到空带，同时会在满带中产生空穴，这些电子空穴经雪崩倍增后，会产生伪计数，即所谓的暗计数。

传统降低暗计数的方法主要是通过采用致冷技术降低光电器件的温度来实现，但这无疑会增加系统的功耗、成本和体积。在单光子探测系统中的信号处理电路中，也可以通过增加鉴别器的比较阀值来降低暗计数，但前提是该阀值必须保证让信号脉冲通过，并且要留有余量，因此该方法只能去除一些小幅度的暗计数脉冲。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、具有暗计数脉冲辨别力的单光子计数鉴别器电路。

本发明的具有暗计数脉冲辨别力的单光子计数鉴别器电路包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、变阻器W1，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、、电容C5、二极管D1、电子开关K1、比较器IC1和运算放大器IC2；电容C5的一端为输入端，另一端与比较器IC1的正相端相连，电容C1和电容C4并联后的一端与比较器IC1的电源端及电阻R1的一端共同连接直流电源，电容C1和电容C4并联后的另一端与地相连，电阻R1的另一端与变阻器W1的一端、变阻器W1的可变端以及比较器IC1的反相端相连，变阻器W1的另一端及比较器IC1的接地端均与地相连，电阻R3的一端与电阻R2的一端及比较器IC1的输出端相连，电阻R3的另一端为第一输出端，电阻R2的另一端与二极管D1的正相端相连，电阻R4、电容C2、电子开关K1组成并联网络，该并联网络的一端与二极管D1的反相端以及运算放大器IC2的正相端相连，并联网络的另一端与地相连，电子开关K1的控制端为控制信号连接端，运算放大器IC2的反相端与运算放大器IC2输岀端相连，该连接点为第二输出端，运算放大器IC2的电源端与电容C3的一端共同接直流电源，电容C3的另一端及运算放大器IC2的接地端均与地相连。

本发明的有益效果在于：

本发明的具有暗计数脉冲辨别力的单光子计数鉴别器电路根椐暗计数脉冲的脉冲宽度具有随机性，而单光子信号脉冲宽度相对稳定这一特点，利用相应的积分电路获得对应计数触发脉冲脉宽大小的数值，并结合计算机系统来对数值大小范围进行判断，从而实现对暗计数脉冲的辨别，有效减少了单光子探测系统的暗计数值，提高系统的信噪比，使系统获得更高的探测灵敏度。本发明和传统的致冷技术相比，具有结构简单、成本低、功耗小等优点。

附图说明

图1是本发明的具有暗计数脉冲辨别力的单光子计数鉴别器电路原理图。

图2是本发明在单光子探测器系统中应用原理框图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。