[发明专利]一种集成化单光子检测装置

说明书

一种集成化单光子检测装置，包括制冷模块、温度传感器模块、雪崩光电二极管模块、窄脉冲信号产生模块、雪崩信号甄别模块、IO模块、热沉、延时电路、密封隔热封装模块,热沉设置在制冷模块的上方，雪崩光电二极管模块设置在制冷模块的下方并紧贴制冷模块，温度传感器模块设置在雪崩光电二极管模块的侧边，延时电路、窄脉冲信号产生模块、雪崩信号甄别模块左右依次设置并位于雪崩光电二极管模块的下方，IO模块设置在延时电路和雪崩信号甄别模块的左右两侧。该集成化单光子检测装置的优点在于：集成化后，促进了探测器设备超小型化，由于集成去除原有独立元件方案各个模块的寄生参数，也提高信号质量。

技术领域

本发明涉及量子通信技术领域，尤其涉及一种集成化单光子检测装置。

背景技术

在量子通信领域，使用光作为信息载体。为了保密性能提高，传输的光是量子态，即单光子。单光子检测功能模块是这种通信设备的必须模块。现有单光子检测方案如下：

1、雪崩光电二极管模块进行单光子检测时需要低温环境。使用铝制密封盒提供。盒体密封，泡棉或其他保温隔热材料填充。使用常规制冷模块抽取盒内热量到盒体。盒体外使用风扇把盒体上热量交换到空气中。

2、雪崩光电二极管模块检测单光子需要工作在适当的状态。雪崩光电二极管模块包括驱动电路和二极管D1，其中焊接有驱动电路的驱动板位于盒体内部，雪崩光电二极管D1直接焊接在雪崩光电二极管模块驱动板上。驱动板输入外部驱动信号，输出侦测到的原始的光子信号。驱动板同时把雪崩光电二极管模块壳体上附属的温度传感器模块温度信号输出。

3、雪崩信号甄别电路板通过线缆接收到雪崩光电二极管模块输出的光子信号，并对此信号进行甄别。

4、雪崩光电二极管模块中二极管D1的温度通过粘附在其表面的热敏电阻检测。

5、雪崩信号甄别电路板产生雪崩光电二极管模块需要的驱动模拟信号。

6、雪崩信号甄别电路板采集雪崩光电二极管模块温度信号，并通过PI算法控制电源对制冷模块的供电。

综上，现有的单光子检测功能模块的技术主要缺点为：

1、体积大。

2、零部件多，供应商不同，工艺差别大。

3、整体功耗大。

4、安装调试复杂，工艺复杂。

5、信号接口多，信号传输路径长，信号种类多，传输过程中损耗大。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中单光子检测装置零部件多，体积大，安装调试复杂的问题，提供一种小型化、安装调试简单的集成化单光子检测装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种集成化单光子检测装置，包括制冷模块、温度传感器模块、雪崩光电二极管模块、窄脉冲信号产生模块、雪崩信号甄别模块、IO模块、热沉、延时电路、密封隔热封装模块，热沉设置在制冷模块的上方，雪崩光电二极管模块设置在制冷模块的下方并紧贴制冷模块，温度传感器模块设置在雪崩光电二极管模块的侧边，延时电路、窄脉冲信号产生模块、雪崩信号甄别模块左右依次设置并位于雪崩光电二极管模块的下方，IO模块设置在延时电路和雪崩信号甄别模块的左右两侧，制冷模块、温度传感器模块、雪崩光电二极管模块、窄脉冲信号产生模块、雪崩信号甄别模块、热沉、延时电路均设置在密封隔热封装模块内。

优化的，IO模块包括输入端和输出端，所述输入端包括电源端、光子同步信号a输入端、甄别阈值输入端、光信号输入端、经过延时芯片次数控制端、延时间隔控制端；所述输出端包括温度传感器信号输出端、雪崩计数输出端。