[发明专利]SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法及设备

权利要求书

1.一种SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法，其特征在于，用于对SPAD探测器在自由运行模式下获得的原始累积信号进行后脉冲、死时间和探测效率的修正，按后脉冲标定原理图和探测效率原理图中的光路，使用SPAD探测器预先标定得出SPAD探测器的后脉冲概率曲线和探测效率修正曲线，包括以下步骤：

步骤1，用SPAD探测器在一般的光路中接收原始累积信号；

步骤2，利用预先标定得出的SPAD探测器的后脉冲概率曲线，结合一个时刻与另一时刻之间时段内不发生探测计数的概率计算得出原始累积信号中两个时刻产生的实际后脉冲概率；

步骤3，利用步骤2计算出的实际后脉冲概率结合原始累计信号对后脉冲进行修正，得出修正后脉冲的信号；

步骤4，根据原始累积信号计算死时间补偿概率，通过死时间补偿概率结合修正后脉冲的信号对死时间进行修正，得出修正死时间和修正后脉冲的信号；

步骤5，利用修正死时间和修正后脉冲的信号结合预先标定得出的探测效率修正曲线对SPAD探测器的探测效率进行修正，修正后得出所述SPAD探测器经后脉冲、死时间和探测效率修正后的光子数数据。

2.根据权利要求1所述的SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法，其特征在于，所述方法中，按后脉冲标定原理图中的光路，通过以下方式使用SPAD探测器预先标定得出SPAD探测器的后脉冲概率曲线，包括：

将激光器发射的连续光经衰减器衰减后，由声光调制器调制成脉冲光，然后由SPAD探测器进行探测，探测后经采集卡采集的数据去除探测器底噪后，通过电脑对去除探测器底噪后数据进行指数拟合得出所述SPAD探测器的后脉冲概率曲线，或者通过电脑对去除探测器底噪后数据进行多项式拟合得出所述SPAD探测器的后脉冲概率曲线，或者通过电脑将去除探测器底噪后数据中后脉冲部分数据除以脉冲光数据获得后脉冲概率数据，直接由该后脉冲概率数据组成SPAD探测器的后脉冲概率曲线；

所述方法中，按探测效率原理图中的光路，通过以下方式使用SPAD探测器预先标定得出SPAD探测器的探测效率修正曲线，包括：

将激光器发出的连续光经衰减器衰减后，再由声光调制器调制成窄脉冲光，然后由分束器分为两路光分别由超导探测器和SPAD探测器探测，最后经由采集卡同时采集，采集的数据通过电脑进行死时间修正后，再使用多项式拟合后即获得所述SPAD探测器探测效率修正曲线 。

3.根据权利要求1或2所述的SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法，其特征在于，所述步骤2中，按以下方式利用预先标定得出的SPAD探测器的后脉冲概率曲线，结合一个时刻与另一时刻之间时段内不发生探测计数的概率计算得出原始累积信号中两个时刻产生的实际后脉冲概率，包括：

通过以下公式计算原始累积信号中一个时刻处在另一个时刻处产生的实际后脉冲概率，为：

其中，表示一个时刻处的信号在另一个时刻处理论上产生后脉冲的概率；表示SPAD探测器在时刻到另一个时刻的时段内不发生探测计数的概率，为死时间；按如下公式计算：

，n为累积脉冲数。

4.根据权利要求3所述的SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法，其特征在于，所述步骤3中，按以下方式利用步骤2计算出的实际后脉冲概率结合原始累计信号对后脉冲进行修正，得出修正后脉冲的信号，包括：

其中，为经过修正后脉冲的信号；为原始累积信号；表示进行积分的原始累积信号；表示时刻x处的信号在时刻t处产生的实际后脉冲概率大小。

5.根据权利要求4所述的SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法，其特征在于，所述步骤4中，按以下方式根据原始累积信号计算死时间补偿概率，死时间补偿概率再结合修正后脉冲的信号对死时间进行修正，得出修正死时间和修正后脉冲的信号，包括：

其中，表示修正死时间和修正后脉冲的信号；表示死时间补偿概率，即t时刻前死时间内光子数数据占该时段内探测的最大光子数的比例，最大光子数即为累积脉冲数n；为死时间。