[发明专利]一种具有后脉冲校正功能的单光子探测系统

权利要求书

1.一种具有后脉冲校正功能的单光子探测系统，其特征是：它由偏置电压产生电路(1)、单光子雪崩光电二极管(2)、被动淬灭读出电路(3)、后脉冲校正电路(4)和单光子计数器(5)组成，其中被动淬灭读出电路(3)由第一电阻(31)和第一电压比较器(32)组成，后脉冲校正电路(4)由脉冲校正控制及产生电路(41)、N型场效应晶体管(42)、第二电压比较器(43)、第三电压比较器(44)、第二电阻(45)和电容(46)组成；所述系统中偏置电压产生电路(1)产生高电压为单光子雪崩光电二极管(2)提供运行所需的反向偏置电压，单光子雪崩光电二极管(2)的输出包括光子激发和后脉冲效应引起的雪崩事件电脉冲，经过被动淬灭读出电路(3)转换为标准晶体管-晶体管逻辑电平(TTL)信号输出到后脉冲校正电路(4)；后脉冲校正电路(4)对被动淬灭电路(3)的输出TTL信号进行后脉冲校正，最后利用单光子计数器(5)对后脉冲校正电路(4)的输出进行光子计数处理。

2.根据权利要求1所述的一种具有后脉冲校正功能的单光子探测系统，其特征是：偏置电压产生电路(1)的作用是实现电压转换，将输入的电压转换为单光子雪崩光电二极管(2)运行时所需要的直流电压并输出；偏置电压产生模块(1)基于直流-直流转换电路或者是交流-直流转换电路，具体的电路结构由输入电压的类型和大小决定；偏置电压产生模块(1)的输入采用220V家用交流电、台式直流电源的输出电压或电池输出电压中的任何一种；偏置电压产生电路(1)输出的直流电压确保了单光子雪崩光电二极管(2)稳定地运行在单光子模式。

3.根据权利要求1所述的一种具有后脉冲校正功能的单光子探测系统，其特征是：单光子雪崩光电二极管(2)是基于硅(Silicon)、锗(Germanium)、铟镓砷(InGaAs)或者铟镓砷/磷化铟(InGaAs/InP)材质的单光子雪崩光电二极管的任何一种。

4.根据权利要求1所述的一种具有后脉冲校正功能的单光子探测系统，其特征是：被动淬灭读出电路(3)由第一电阻(31)和第一电压比较器(32)构成，第一电阻(31)连接单光子雪崩光电二极管(2)的阳极，使得单光子雪崩光电二极管(2)在发生雪崩后其偏置电压下降，达到淬灭的作用，第一电阻(31)和单光子雪崩光电二极管(2)的结电容以及电路的分布电容决定了探测器的恢复时间；第一电压比较器(32)同相输入端连接单光子雪崩光电二极管(2)的阳极，反向输入端接入参考电压V_ref，实现单光子雪崩光电二极管(2)阳极输出的雪崩事件电脉冲到标准晶体管-晶体管逻辑电平信号的转换。

5.根据权利要求1所述的一种具有后脉冲校正功能的单光子探测系统，其特征是：脉冲校正控制及产生电路(41)是基于数字逻辑电路、微控制器、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)中的任何一种；该电路有三个输入端口分别为lnput端口、A1端口、A2端口，两个输出端口分别为B端口和Output端口。