[发明专利]超短脉冲门控的高速低噪声单光子探测器

权利要求书

1.一种超短脉冲门控的高速低噪声单光子探测器，其特征在于，单光子源作用于雪崩光电二极管，亚纳秒量级高速超短脉冲门信号同时与直流高压偏置耦合于雪崩光电二极管和一个与雪崩光电二极管电容特性相似的等效可调电容两端，雪崩光电二极管和等效可调电容分别得到尖峰噪声信号和与尖峰噪声相似的微分信号，两信号进入差分电路，共模尖峰噪声相互抵消，输出提取出的微弱的有效雪崩信号，再经放大器后送入高抑制比的低通滤波器，滤除尖峰噪声和放大器引入的噪声，实现单光子探测。

2.根据权利要求1所述超短脉冲门控的高速低噪声单光子探测器，其特征在于，所述高速超短脉冲门信号由射频信号发生器产生方波信号作用于门脉冲产生电路生成。

3.根据权利要求2所述超短脉冲门控的高速低噪声单光子探测器，其特征在于，所述门脉冲产生电路包括窄脉宽电路、电压调幅电路和后续放大电路，首先通过窄脉宽电路，即用高速比较器将脉宽压窄，窄脉宽电路输出信号经过电压调幅电路中的宽带宽、低相移的电压可调衰减器再送入放大电路，实现幅值、脉宽可调的门脉冲信号。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述超短脉冲门控的高速低噪声单光子探测器，其特征在于，所述等效可调电容由高速二极管代替。

5.根据权利要求4所述超短脉冲门控的高速低噪声单光子探测器，其特征在于，所述射频信号发生器产生方波信号，作用于门脉冲产生电路，即产生脉宽以及幅值可调的超短脉冲门信号，将输出的门脉冲信号通过电容加载在雪崩光电二极管和高速二极管的阴极，同时在二者阴极耦合直流偏置电压，通过调整高速二极管阴极的偏置电压的大小来调整高速二极管的等效电容值与雪崩光电二极管容值相配，高速二极管上可产生与APD尖峰噪声类似的微分信号；将雪崩光电二极管和高速二极管产生的信号在阳极通过取样电阻采集，分别将其送入差分电路中进行差分相减，再经第一射频放大器初步得到隐藏在尖峰噪声中的雪崩信号，雪崩信号经过高抑制比的低通滤波器，滤除门信号重复频率及其谐波频谱上的尖峰噪声，提取出有效雪崩信号，将提取出的雪崩信号通过第二个射频放大器，再经模数转换电路送入高速数字信号示波器或时间相关单光子计数仪即可观察有效雪崩计数。