[发明专利]频率可调谐的吉赫兹正弦门控近红外单光子探测器

摘要

本发明公开了一种频率可调谐的吉赫兹正弦门控近红外单光子探测器，包括正弦波门控信号发生器，第一功率分配器，InGaAs/InPAPD模块，半导体温度控制模块，高压直流偏置模块，功率合成器，低通滤波器，功率放大器，第二功率分配器，超高速比较器，脉冲计数器，功率探测器，相位与幅度自动锁定模块，压控增益放大器以及锁相环，该探测器无需使用延迟线或带阻滤波器等体积较大的器件就可以有效抑制雪崩光电二极管APD结电容耦合的噪声，提高探测器的灵敏度且同时具有高探测速率、高量子效率、低暗计数与后脉冲概率以及结构紧凑、无超低温要求、成本低等优点，是实现近红外波段高速单光子探测的理想方案。

主权项

一种频率可调谐的吉赫兹正弦门控近红外单光子探测器，其特征在于：包括正弦波门控信号发生器，第一功率分配器，InGaAs/InP APD模块，半导体温度控制模块，高压直流偏置模块，功率合成器，低通滤波器，功率放大器，第二功率分配器，超高速比较器，脉冲计数器，功率探测器，相位与幅度自动锁定模块，压控增益放大器以及锁相环，其中：所述正弦波门控信号发生器产生频率为吉赫兹的正弦信号，该正弦信号经第一功率分配器分为两路输出信号：第一输出信号作为InGaAs/InP APD模块的门控信号，该门控信号加载在高压直流偏置模块产生的直流电压偏置之上，用于控制雪崩光电二极管APD的工作状态；第二路输出信号依次经过锁相环、压控增益放大器后形成与InGaAs/InP APD模块输出的尖峰噪声幅度相同、相位相反的正弦信号；所述InGaAs/InP模块的输出信号、压控增益放大器输出的正弦信号分别输入功率合成器相加后，所合成的信号依次经过低通滤波器、功率放大器后，经过第二功率分配器分为两路输出信号：第一路输出信号依次经过超高速比较器、脉冲计数器得到InGaAs/InP APD模块所探测到的光子计数；第二路输出信号经功率探测器输入至相位与幅度自动锁存模块；相位与幅度自动锁定模块根据功率探测器的输出信号幅度大小，调节锁相环的相位延迟以及压控增益放大器的增益，使得锁相环和压控增益放大器在相位与幅度自动锁存模块的控制下，合成与雪崩光电二极管APD结电容耦合的正弦噪声信号幅度相同、相位相反的同频信号；所述半导体温度控制模块用于调节所述InGaAs/InP模块的温度。