[实用新型]一种基于单光子探测的偏置电压调节系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及单光子高效率探测技术领域，特别涉及一种基于单光子探测的偏置电压调节系统。

背景技术

在量子信息技术中，单光子探测作为重要的组成部分是不可或缺的，现有单光子探测大都采用的是雪崩光电二极管实现，如图1所示，在现有的雪崩光电二极管方案中，通过升压电路控制芯片中对参考电压的调节进而调整偏置电压，将偏置电压值调整至单光子探测器所要求的范围内，但是从图1可知，输出的偏振电压Vout与参考电压Vref的关系为Vout/Vref＝1+R1/R2，其中，参考电压Vref＝反馈电压V_FB，由于在实际应用中，R1/R2大约为70倍的关系，所以通过Vout＝Vref(1+R1/R2)可知，Vout约为Vref 70倍的关系，即参考电压的改变量带给输出端改变量约为70倍的关系，这种改变量步长对于单光子探测器来说已经过于偏大，导致雪崩信号所附带的暗计数严重影响探测效率。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种基于单光子探测的偏置电压调节系统，以解决现有技术中单光子探测过程参考电压的改变量带给输出端改变量约为70倍的关系，这种改变量步长对于单光子探测器来说已经过于偏大，导致雪崩信号所附带的暗计数严重影响探测效率的技术性缺陷。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种基于单光子探测的偏置电压调节系统，包括控制器、升压电路控制芯片以及反馈电阻R1、分压反馈电阻R2，所述控制器通过DAC芯片连接升压电路控制芯片的参考电压端，所述反馈电阻R1一端连接偏置电压输出端，另一端分别连接升压电路控制芯片的反馈电压端以及分压反馈电阻R2的一端，所述分压反馈电阻R2另一端接地，所述反馈电阻R1和/或分压反馈电阻R2为可调电阻。

优选地，所述控制器控制连接反馈电阻R1和/或分压反馈电阻R2。

优选地，所述分压反馈电阻R2有固定电阻Rf与可调电阻Ra串联构成。

优选地，所述可调电阻Ra为数字电位计。

与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：

本实用新型的基于单光子探测的偏置电压调节系统，通过同时微调参考电压以及反馈电阻和/或分压反馈电阻来对偏置电压进行微调，这样可使偏置电压微调步长数十倍的降低，使偏置电压能更加贴近雪崩信号探测的最优电压值(暗计数最低)，从而提高了单光子探测器的探测效率。

附图说明

图1为现有技术的偏置电压调节系统的电路原理图；

图2为本实用新型基于单光子探测的偏置电压调节系统的电路原理图。

图中：控制器1，升压电路控制芯片2，DAC芯片3。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型进行清楚、完整地描述。

如图2所示，一种基于单光子探测的偏置电压调节系统，包括控制器1、升压电路控制芯片2以及反馈电阻R1、分压反馈电阻R2，所述控制器1通过DAC芯片3连接升压电路控制芯片2的参考电压端，所述反馈电阻R1一端连接偏置电压输出端，另一端分别连接升压电路控制芯片2的反馈电压端以及分压反馈电阻R2的一端，所述分压反馈电阻R2另一端接地，所述反馈电阻R1和/或分压反馈电阻R2为可调电阻，通过调整反馈电阻R1和/或分压反馈电阻R2的阻值，使参考电压处于最佳调节范围。所述控制器1控制连接反馈电阻R1和/或分压反馈电阻R2。所述分压反馈电阻R2有固定电阻Rf与可调电阻Ra串联构成，在调整偏置电压的时候，可仅仅通过调整可调电阻Ra来改变反馈电阻R1和分压反馈电阻R2的比例，使参考电压处于最佳调节范围。所述可调电阻Ra为数字电位计。

实施例一

本实施例的可调电阻Ra采用8位数字电位计的满量程位10K，则调整精度约为40ohm,即分压反馈电阻R2的最小变化量为40ohm。

同样假设输入为12V，输出为70V，DAC的调整精度为1mV，分压反馈电阻R2原值为14.5K。

假设参考电压端Vref由1V变成1.003V，分压反馈电阻R2调整为14.54K，则输出为69.985V，则输出的改变量为15mV。

假设参考电压端Vref由1V变成1.009V，分压反馈电阻R2调整为14.62K，则输出为70.024V，则输出的改变量为24mV。

假设参考电压端Vref由1V变成1.012V，分压反馈电阻R2调整为14.66K，则输出为70.043V，则输出的改变量为43mV。