[发明专利]用于单光子探测器的同步甄别及动态死时间控制系统和方法

权利要求书

1.用于单光子探测器的同步甄别及动态死时间控制系统，其特征在于，包括：

触发甄别模块：用于甄别门控单光子探测器的触发信号，并输出所甄别的触发信号至扇出及延时模块；

扇出及延时模块：用于将接收到的触发信号一分为二，两路信号分别经过可编程延时模块处理，一路输出探测器开门信号至门信号处理模块，另一路输出雪崩同步信号至雪崩同步甄别模块

门信号处理模块：用于产生SPAD的门脉冲信号，输出至SPAD阴极；

雪崩信号提取模块：连接SPAD阳极，提取SPAD输出的雪崩信号，并输出雪崩提取信号至雪崩同步甄别模块；

雪崩同步甄别模块：用于接收雪崩提取信号以及雪崩同步信号，并输送至雪崩同步输出信号至动态死时间处理模块；

动态死时间处理模块：用于向外探测输出。

2.根据权利要求1所述的用于单光子探测器的同步甄别及动态死时间控制系统，其特征在于：所述扇出及延时模块中的延时模块，分别用于调整探测器门脉冲信号与光脉冲信号的相对延时，使探测器门脉冲信号与光脉冲信号对齐以及调整雪崩同步信号与雪崩提取信号的相对延时，完成雪崩的同步甄别输出。

3.根据权利要求1所述的用于单光子探测器的同步甄别及动态死时间控制系统，其特征在于：所述门信号处理模块对探测器开门信号的幅度、脉宽进行调节，并对探测器中对开门信号进行滤波处理，从而产生SPAD的门脉冲信号。

4.根据权利要求1所述的用于单光子探测器的同步甄别及动态死时间控制系统，其特征在于：所述雪崩同步甄别模块在雪崩同步信号的上升沿采样雪崩提取信号，使雪崩同步输出信号位置稳定。

5.根据权利要求1所述的用于单光子探测器的同步甄别及动态死时间控制系统，其特征在于：所述动态死时间处理模块用于对雪崩输出信号做死时间处理，死时间内雪崩信号不会被有效计数及输出，若死时间内出现雪崩输出信号则重新开始计时。

6.用于单光子探测器的同步甄别及动态死时间控制方法，其特征在于，同步甄别控制方法包括以下步骤：

单光子探测器发出周期为T的门脉冲信号；

以延时模块最小步距逐渐增加雪崩同步信号延时，使延时增加的雪崩同步信号靠近雪崩提取信号的稳定区间；

每增加一次延时则进行一次探测输出计数；

当探测输出计数接近最大值时，雪崩同步信号接近对齐在雪崩提取信号的稳定区间；

进行雪崩同步信号延时的微调，使雪崩同步信号与雪崩提取信号的延时对齐；

经雪崩同步甄别模块后的雪崩同步输出信号位置固定且序号与门脉冲信号序号一致。

7.根据权利要求6所述的用于单光子探测器的同步甄别及动态死时间控制方法，其特征在于：所述雪崩同步信号延时的微调：探测输出信号在示波器上呈现间隔为T的位置晃动并定义为“双线”，缓慢增加延时使探测计数基本保持不变的同时“双线”消失。

8.根据权利要求6或7所述的用于单光子探测器的同步甄别及动态死时间控制方法，其特征在于，动态死时间控制方法包括以下步骤：

检测到一次雪崩同步输出信号后输出高电平，并开始进行计时；

计时长度为用户所设置的死时间长度DT；

若计时范围内再次检测到雪崩同步输出信号，则计时长度清零重新开始计时；

若整个时间长度DT内没有检测到雪崩同步输出信号，输出低电平，完成一次完整的死时间处理。

9.根据权利要求8所述的用于单光子探测器的同步甄别及动态死时间控制方法，其特征在于：动态死时间控制过程中，

当雪崩同步输出信号产生一次雪崩a后，探测输出高电平，死时间计时模块开始计时，

若雪崩a后出现后脉冲a，雪崩a与后脉冲a间隔时间为t1，且t1＜DT，则死时间计时模块清零重新开始计时；

若雪崩a后出现雪崩b，雪崩a与雪崩b间隔时间为t2，且t2＜DT，则死时间计时模块再次清零重新开始计时。

10.根据权利要求9所述的用于单光子探测器的同步甄别及动态死时间控制方法，其特征在于：若雪崩b后出现后脉冲b，雪崩b与后脉冲b间隔时间为t3，且t3＜DT，则死时间计时模块继续清零重新开始计时，直至死时间计时模块完成时间长度为DT的计时，探测输出低电平。