[发明专利]一种GHz近红外单光子探测器雪崩信号提取系统

说明书

技术领域

本发明涉及光信号探测技术领域，特别涉及一种GHz近红外单光子探测器雪崩信号提取系统。

背景技术

在GHz近红外单光子探测器中，提取雪崩信号有多种方法，如图1所示，为其中一种常见的方法。该电路的工作流程为：①偏置电压通过电阻R1加载在雪崩光电二极管(APD)阴极上，门脉冲信号通过电容C1加载在APD阴极上；②雪崩信号及尖峰噪声由APD阳极，经过采样电阻R2输出；③输出的信号经功分器分成两个大小相等的信号，一路信号不经过延时直接输入到减法器，另一路信号经过一个周期的延时后输入到减法器；④输入到减法器中的两个信号相减，尖峰噪声被抑制，雪崩信号可以提取出来。但是提取出来的雪崩信号幅度较低，需要经过额外放大器放大后再输出给后续处理电路，增加了系统电路的冗杂度。

发明内容

本发明目的在于提供一种GHz近红外单光子探测器雪崩信号提取系统，以解决现有技术中单光子探测过程中提取出来的雪崩信号幅度较低，需要经过额外放大器放大后再输出给后续处理电路，增加系统电路的冗杂度的技术性缺陷。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种GHz近红外单光子探测器雪崩信号提取系统，包括雪崩二极管、门脉冲信号发生器以及偏置电压单元，所述门脉冲信号发生器通过电容C1加载在雪崩二极管的阴极，所述偏置电压单元通过电阻R1加载在雪崩二极管的阴极，所述雪崩二极管的阳极分别连接电阻R2接地以及差分放大器，所述差分放大器的两路输出端，分别输出两路大小相等、相位相反的信号，其中一路不经过延时直接输入到合束器，另一路信号经过一个周期的延时后输入到合束器，所述合束器输出端输出雪崩信号。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

本发明的GHz近红外单光子探测器雪崩信号提取系统，从雪崩二极管输出的雪崩信号以及尖峰信号经过差分放大器差分放大后分束，分束出两路大小相等、相位相反的信号，其中一路不经过延时直接输入到合束器，另一路信号经过一个周期的延时后输入到合束器，然后在合束器中两路信号相加，尖峰噪声被抑制，雪崩信号可以提取出来，由于在差分放大器中雪崩信号已经放大，不需要额外添加放大器，原先的三级处理电路经改进变为两级处理电路，降低了噪声耦合进雪崩信号的途径，同时有利于缩小PCB面积，降低了系统电路的冗杂度。

附图说明

图1为现有技术中雪崩信号提取系统的原理图；

图2为本发明GHz近红外单光子探测器雪崩信号提取系统的原理图；

图3为本发明中雪崩信号提取的时序图。

图中：雪崩二极管100，门脉冲信号发生器200，偏置电压单元300，差分放大器400，合束器500。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明进行清楚、完整地描述。

如图2所示，一种GHz近红外单光子探测器雪崩信号提取系统，包括雪崩二极管100、门脉冲信号发生器200以及偏置电压单元300，所述门脉冲信号发生器200通过电容C1加载在雪崩二极管100的阴极，所述偏置电压单元300通过电阻R1加载在雪崩二极管100的阴极，所述雪崩二极管100的阳极分别连接电阻R2接地以及差分放大器400，所述差分放大器400的两路输出端，分别输出两路大小相等、相位相反的信号，其中一路不经过延时直接输入到合束器500，另一路信号经过一个周期的延时后输入到合束器500，所述合束器500输出端输出雪崩信号。外部光信号入射至雪崩二极管100的探测面时，雪崩二极管100产生雪崩信号，而门脉冲信号经过雪崩二极管100会生成周期性的尖峰信号，雪崩信号及尖峰噪声由雪崩二极管100的阳极，经过电阻R2输出；如图3所示，输出的信号经过差分放大器400放大，并输出两路幅值相等、相位相反的信号，其中一路信号不经过延时直接输入到合束器500，另一路信号经过一个周期的延时后输入到合束器500；输入到合束器500的两个信号相加后，尖峰噪声被抑制，雪崩信号可以提取出来。由于在差分放大器400中，雪崩信号已经放大，所以合束器输出的信号可以不再放大，直接输出到后续处理电路。

综合本发明的结构可知，本发明的GHz近红外单光子探测器雪崩信号提取系统，从雪崩二极管输出的雪崩信号以及尖峰信号经过差分放大器差分放大后分束，分束出两路大小相等、相位相反的信号，其中一路不经过延时直接输入到合束器，另一路信号经过一个周期的延时后输入到合束器，然后在合束器中两路信号相加，尖峰噪声被抑制，雪崩信号可以提取出来，由于在差分放大器中雪崩信号已经放大，不需要额外添加放大器，原先的三级处理电路经改进变为两级处理电路，降低了噪声耦合进雪崩信号的途径，同时有利于缩小PCB面积，降低了系统电路的冗杂度。