[发明专利]一种硅光电倍增器的片上读出系统

摘要

一种硅光电倍增器的片上读出系统，其包括：双时钟模块，共时间域测量模块，激活微元标记模块，光子的空间分布模块，微元屏蔽模块，编码模式控制模块，压缩与传输模块。该发明在光电转换的最早阶段将光信号和模拟信号转换成数字信号并以压缩的数据量传输到上位机或者信号处理单元中。该系统能在雪崩二极管响应光子的最早阶段实现数字化，具有时间空间分辨率较好、计算量小、可重复性好、系统的适应性强、不依赖于光束特性并且可以学习光束数据中的固有特性等优点。

主权项

1.一种硅光电倍增器的片上读出系统，通过以多维的光子脉冲自身属性，采用微元的原始时空数据，再利用最优化过程获得的编码参数和函数形式作为数字化的传输数据，具体包括：双时钟模块100，用于获取双路时钟，从时钟输入端获取双时钟源信号，或者从一路时钟输入端获取时钟信号，另一路根据该路信号进行分频或者倍频处理，其中时钟源A频率为1～100MHz，时钟源B为100～500MHz，分别用于驱动激活微元标记阵列和N个时间数字转换器；总共有S个微元，每M个微元组成一个共时间测量域，则N＝S/M；共时间域测量模块200，用于将微元的时间信息反映到延迟链的空间分布上，根据微元的邻接关系，对每一个微元建立共时间测量域的时间测量电路，属于同一个共时间测量域的微元，将微元的快速信号端输出给延迟链；激活微元标记模块300，用于标记激活微元的空间分布，为每一个微元建立激活微元标记阵列RA，在时钟源A每个时钟周期内，记录被光子激发的微元分布；光子的空间分布模块400，为所有的时间数字转换器建立时间占用状态阵列RB，在时钟源B每个时钟周期内，记录被光子激发的时间分布；微元屏蔽模块500，每一个微元都由失效标记进行工作控制，将处于坏死或者性能较差的微元进行屏蔽；编码模式控制模块600，为每一个微元建立阵列RA和RB的可配置微元编码数字单元，该可配置微元工作在压缩模式或者非压缩模式下；压缩与传输模块700，通过模块630中的压缩模式下已经配置的微元编码数字单元，传输压缩后的数字化样本，根据压缩后的数字化样本和已知的微元编码配置参数，还原激活微元的时空联合分布。