[发明专利]一种单光子探测器芯片

权利要求书

1.一种单光子探测器芯片，用于与多脉冲激光器(3)配合实现对单个光子的探测，其特征在于，所述的单光子探测器芯片包括由若干个单光子探测单元(1)组成的单光子探测单元阵列和偏置模块(2)；所述的单光子探测单元阵列和偏置模块(2)集成在单片内；所述的偏置模块(2)与单光子探测单元阵列相连；所述的单光子探测单元(1)设有一次筛选电路和二次筛选电路；所述的二次筛选电路的输入端与一次筛选电路的输出端相连；所述的多脉冲激光器(3)发射多脉冲的激光脉冲串，一次筛选电路对多器件接收的脉冲进行一次比较筛选，二次筛选电路采用延时电路对一次筛选电路输出的脉冲进行多路延时，并对多路延时脉冲进行二次比较筛选，提取有效脉冲。

2.根据权利要求1所述的一种单光子探测器芯片，其特征在于，所述的单光子探测单元(1)还包括单光子探测器件(101)、淬灭电路(102)、时间数字转换模块(103)和三态门(104)；所述的单光子探测器件(101)的一端与偏置模块(2)相连，另一端与淬灭电路(102)的输入端相连；所述的淬灭电路(102)的输出端与一次筛选电路相连；所述的二次筛选电路的输出端与时间数字转换模块(103)的输入端相连；所述的时间数字转换模块(103)的输出端与三态门(104)相连。

3.根据权利要求2所述的一种单光子探测器芯片，其特征在于，所述的单光子探测器件(101)和淬灭电路(102)的数量均为若干个，每个单光子探测器件(101)分别连接一个淬灭电路(101)，每个淬灭电路(101)分别接入一次筛选电路，形成多器件脉冲。

4.根据权利要求2所述的一种单光子探测器芯片，其特征在于，所述的单光子探测器件(101)为单光子雪崩二极管SPAD。

5.根据权利要求2所述的一种单光子探测器芯片，其特征在于，所述的一次筛选电路包括第一比较器(105)和第一时间窗口电路(106)；所述的淬灭电路(102)的输出端分别接入第一比较器(105)的正输入端以及第一时间窗口电路(106)的输入端；所述的第一时间窗口电路(106)的输出端接入第一比较器(105)的使能开关控制端；所述的第一比较器(105)的负输入端输入预设的一次筛选阈值；所述的第一比较器(105)的输出端接入二次筛选电路。

6.根据权利要求2所述的一种单光子探测器芯片，其特征在于，所述的二次筛选电路包括脉冲延时模块(107)、第二比较器(108)和第二时间窗口电路(109)；所述的一次筛选电路的输出端分别接入第二时间窗口电路(109)的输入端、第二比较器(108)的正输入端以及脉冲延时模块(107)的输入端；所述的脉冲延时模块(107)输出端分别接入第二比较器(108)的正输入端以及脉冲延时模块(107)的输入端；所述的第二时间窗口电路(109)的输出端接入第二比较器(108)的使能开关控制端；所述的第二比较器(108)的负输入端输入预设的二次筛选阈值；所述的第二比较器(108)的输出端接入时间数字转换模块(103)的输入端。

7.根据权利要求6所述的一种单光子探测器芯片，其特征在于，所述的脉冲延时模块(107)的数量为若干个，一次筛选电路的输出端分别接入若干个脉冲延时模块(107)的输入端，若干个脉冲延时模块(107)的输出端分别接入第二时间窗口电路(109)的输入端以及第二比较器(108)的正输入端，形成多路延时脉冲。

8.根据权利要求7所述的一种单光子探测器芯片，其特征在于，所述的多脉冲激光器(3)发射的多脉冲脉冲串中后续脉冲与第一脉冲的延时分别为T₁、T₂、T₃、……、T_n，其中n为脉冲串的数量；所述的脉冲延时模块(107)的延时时间分别为T₁、T₂、T₃、……、T_m，其中m为脉冲延时模块(107)的数量。