[发明专利]降低单光子探测器中APD间串扰的方法和单光子探测器

说明书

本申请公开了一种降低单光子探测器中APD间串扰的方法和单光子探测器，通过在一个半导体制冷片TEC上放置多个雪崩光电二极管APD；根据输入到APD中的门脉冲的时宽设置向TEC上的各个APD输入门脉冲时的时间间隔；根据所述时间间隔依次向各个APD输入门脉冲，获取APD输出的响应信号；对所述响应信号进行放大和甄别获得完整的雪崩信号。在TEC上放置多个APD能够充分发掘利用TEC的制冷能力，从而降低多通道单光子探测系统的功耗，并且根据时间间隔输入门脉冲，能够降低密集摆放的多个APD之间的电磁干扰，对APD的响应信号进行处理获得完整的雪崩信号，进一步避免了电磁干扰对单光子探测结果的影响。

技术领域

本申请涉及门控式近红外单光子探测技术领域，尤其涉及一种降低单光子探测器中APD间串扰的方法和单光子探测器。

背景技术

近红外单光子探测器中包括多个雪崩二极管APD，为了获得较低的暗电流，APD一般工作在零下30℃以下。通常通过将APD放置在半导体制冷片TEC的冷端来得到这种低温。

APD工作时发热量非常低，一般在mW(毫瓦)量级以下，一个TEC的制冷量一般在W(瓦)级，因此理论上在多通道门控式近红外单光子探测器的设计中，可以采用一个TEC同时对多个APD进行降温的方式设计APD的制冷系统，以降低整个系统的能耗。但是因为TEC冷端面积较小，使用一个TEC为多个APD降温时，APD往往需要密集摆放。然而驱动APD的门脉冲幅度较大，一般在4V以上，多个APD之间会产生电磁干扰，电磁干扰带来的噪声会串扰到APD输出的雪崩信号中，进而影响单光子探测。所以，因为电池干扰的存在目前没有相关技术使用一个TEC为多个APD进行降温。

因此，如何降低探测器中密集摆放的APD之间的电磁干扰影响是有待解决的技术问题。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种降低单光子探测器中APD间串扰的方法和单光子探测器，旨在解决多个APD放置在同一个TEC上进行降温时多个APD之间会产生电磁干扰，电磁干扰带来的噪声会串扰到APD输出的雪崩信号中，进而影响单光子探测结果的技术问题。

第一方面，本申请提供一种降低单光子探测器中APD间串扰的方法，所述方法包括以下步骤：

在一个半导体制冷片TEC上放置多个雪崩光电二极管APD；

根据输入到APD中的门脉冲的时宽设置向TEC上的各个APD输入门脉冲时的时间间隔；

根据所述时间间隔依次向各个APD输入门脉冲，获取APD输出的响应信号；

对所述响应信号进行放大和甄别获得完整的雪崩信号。

一些实施例中，所述根据输入到APD中的门脉冲的时宽设置向TEC上的各个APD输入门脉冲时的时间间隔，包括：

设置的所述时间间隔大于门脉冲的时宽。

一些实施例中，所述响应信号包括尖峰噪声和雪崩信号；所述对所述响应信号进行放大和甄别获得完整的雪崩信号，包括：

通过尖峰噪声抑制模块对所述响应信号中的尖峰噪声进行抑制，并通过雪崩信号放大模块对所述响应信号中的雪崩信号进行放大；

通过雪崩信号甄别模块对放大过后的雪崩信号进行甄别，并通过脉冲整形模块对甄别到的雪崩信号进行整形，以获得完整的雪崩信号。

一些实施例中，该方法还包括：

根据门脉冲的频率和时宽确定一个TEC上放置的APD的数量。

一些实施例中，所述根据门脉冲的频率和时宽确定一个TEC上放置的APD的数量，包括：

根据门脉冲的频率确定门脉冲的周期；