[发明专利]高速大幅度门控单光子探测系统

权利要求书

1.一种高速大幅度门控单光子探测系统，其特征在于，包括：依次连接的锁相环(V1)、精密延时器(DL1)、输入滤波及放大模块(1)、APD模块(2)、输出滤波模块(3)以及甄别与整形模块(4)；其中：

外部时钟源经IN接口接入锁相环(V1)，经锁相环(V1)锁相倍频后由精密延时器(DL1)精密调节光子到达门控信号的位置，使得探测系统的计数率在最高值；再由输入滤波及放大模块(1)对输入信号进行整形与放大处理后输入至APD模块(2)，由输出滤波模块(3)对APD模块(2)的输出信号进行滤波，提取出雪崩信号，最后由甄别与整形模块(4)对雪崩信号进行甄别与整形，得到计数信号。

2.根据权利要求1所述的一种高速大幅度门控单光子探测系统，其特征在于，所述输入滤波及放大模块(1)包括：依次连接的带通滤波器(F1)和射频功率放大器(A1)；所述带通滤波器(F1)对输入的门控信号进行整形，所述射频功率放大器(A1)对整形后的门控信号进行信号放大处理。

3.根据权利要求1所述的一种高速大幅度门控单光子探测系统，其特征在于，所述APD模块包括：匹配电阻(R1)、隔直电容(C1)、低噪声直流偏置电源(P1)、选择开关(S1)，限流电阻(R2)、APD、采样电阻(R3)和温度控制芯片(I1)；

所述输入滤波及放大模块(1)通过交流耦合输入电路耦合至APD的阴极，所述交流耦合输入电路由匹配电阻(R1)和隔直电容(C1)组成，匹配电阻(R1)一端接地，另一端与输入滤波及放大模块的输出端，以及隔直电容(C1)的一端相连；隔直电容(C1)的另一端与APD的阴极以及限流电阻(R2)的一端相连，限流电阻(R2)另一端与低噪声直流偏置电源(P1)相连，通过选择开关(S1)控制低噪声直流偏置电源(P1)的开、关状态，控制探测器是否工作；APD的阳极与输出滤波模块的输入及采样电阻(R3)一端相连，采样电阻(R3)另一端接地；温度控制芯片(I1)与APD自身集成的半导体制冷TEC和热敏电阻相连，控制雪崩光电二极管工作的温度。

4.根据权利要求1所述的一种高速大幅度门控单光子探测系统，其特征在于，所述输出滤波模块(3)包括：依次连接的带阻滤波器(F2)和低通滤波器(F3)；采用带阻滤波器(F2)与低通滤波器(F3)级联的方式移除APD模块(2)输出信号的容性相应信号，从而提取出雪崩信号。

5.根据权利要求1所述的一种高速大幅度门控单光子探测系统，其特征在于，所述甄别与整形模块(4)包括：依次连接的高速甄别器(D1)和脉冲整形模块(M1)；所述高速甄别器(D1)对输入的雪崩信号进行甄别，输出数字信号；所述脉冲整形模块(M1)对数字信号进行整形，得到计数信号。