[发明专利]一种可级联的低温低噪声电流脉冲放大器

说明书

本发明涉及一种可级联的低温低噪声电流脉冲放大器，脉冲放大器包括nTron器件、输入耦合电路、输出耦合电路和偏置电路，待检测的电流信号经输入耦合电路耦合至nTron的gate端，nTron的drain端经输出耦合电路连接至信号输出端口V_out，nTron的偏置电流通过偏置电路连接至nTron；信号输出端口直接输出信号或者与下一级脉冲放大器中输入耦合电路相连。本发明的可级联的低温低噪声电流脉冲放大器，工作在极低温环境下，几乎不引入额外噪声，对微弱电流脉冲信号实现一定的放大，提升了微弱电流脉冲信号的信噪比；并且系统具有可拓展性，可以通过级联实现不同的放大要求。

技术领域

本发明涉及超导纳米线单光子探测器输出脉冲信号的低温放大领域，尤其涉及一种可级联的低温低噪声电流脉冲放大器。

背景技术

SNSPD(超导纳米线单光子探测器)是一种光子计数探测器，是在光子尺度对光信号进行探测、分析和处理，其输出信号不能够直接被探测到，必须使用低噪声放大器进行放大。现有技术中常规的放大方式是使用室温低噪声放大器，但室温放大器的噪声系数限制了其输出的信噪比，并影响光子探测信息的读取；若采用低温半导体射频放大器，放大器的功耗将增加了制冷系统的负担，不利于大规模的阵列器件集成。因此，需要在低温环境下，寻找一个低功耗、增益高、噪声低的电流脉冲放大器。

发明内容

为解决现有的技术问题，本发明提供了一种可级联的低温低噪声电流脉冲放大器。

本发明的具体内容如下：

一种可级联的低温低噪声电流脉冲放大器，脉冲放大器包括nTron器件、输入耦合电路、输出耦合电路和偏置电路，待检测的电流信号经输入耦合电路耦合至nTron的gate端，nTron的drain端经输出耦合电路连接至信号输出端口V_out，nTron的偏置电流通过偏置电路连接至nTron；信号输出端口直接输出信号或者与下一级脉冲放大器中输入耦合电路相连。

进一步的，所述输入耦合电路包括电阻R1、电阻R2和电感L1，电阻R1和电阻R2串联，电感L1一端连接在电阻R1和电阻R2之间，另一端接地，待检测的电流信号连接电阻R1，电阻R2连接至nTron的gate端。

进一步的，nTron的gate端的偏置电流经过电阻R3连接至nTron的gate端。

进一步的，所述nTron的source端接地，nTron的drain端连接有外部偏置电源，外部偏置电源与nTron的drain端之间串联有电阻R4和电感L2。

进一步的，信号输出端口V_out与nTron的drain端之间设有输出耦合电路，输出耦合电路包括电阻R5和电感L3，电阻R5连接在电阻R4和电感L2之间，电感L3一端连接在电阻R5与外部读出电路之间，另一端接地。

进一步的，当脉冲放大器级联时，前一级的输出耦合电路省略，后一级脉冲放大器的输入耦合电路中电阻R1直接连接前一级脉冲放大器的电阻R4和电感L2之间。

进一步的，所述nTron的channel处最窄部位与gate相连。

进一步的，脉冲放大器用于读取超导纳米线单光子探测器的信号，超导纳米线单光子探测器的输出信号连接脉冲放大器的电阻R1。

进一步的，所述SNSPD的偏置电流通过电阻与SNSPD连接。

本发明的可级联的低温低噪声电流脉冲放大器，工作在极低温环境下，几乎不引入额外噪声，对微弱信号实现一定的放大，提升了微弱信号的信噪比；并且系统具有可拓展性，可以通过级联实现不同的放大要求。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步阐明。

图1为本发明的可级联的低温低噪声电流脉冲放大器的示意图；