[发明专利]一种单光子雪崩光电二极管标定系统及标定的方法

说明书

本发明的一种单光子雪崩光电二极管标定系统，涉及量子通信领域，解决如何准确自动测试SPAD关键参数的问题；系统包括上位机、SPAD标定系统控制板、皮秒脉冲激光器、可调光衰减器、SPAD安装板、温箱；SPAD标定系统控制板与皮秒脉冲激光器连接；皮秒脉冲激光器与可调光衰减器连接；可调光衰减器通过光纤连接到待测SPAD，安装板设置有门控信号、偏压信号、雪崩信号接口；待测SPAD安装在安装板上；安装板安装于温箱中；标定系统控制板与上位机连接；本发明还提出一种单光子雪崩光电二极管标定方法；本发明的优点在于：可以在较短时间内完成对待测SPAD多个性能参数的测试，高效便捷，操作简单，易于学习。

技术领域

本发明涉及量子通信领域，尤其涉及一种单光子雪崩光电二极管标定系统及标定的方法。

背景技术

单光子雪崩光电二极管(Single Photon Avalanche Diode，SPAD)是量子通信领域的关键共性器件，量子通信向更高速率、更远距离发展，直接依赖于该核心技术的持续进步。SPAD的性能由探测效率、暗计数率、后脉冲等关键参数综合决定，这些关键参数之间往往相互影响，相互制约。因此SPAD的关键参数测量是一个系统性工作，只有全面测量相关联的参数，才能反映SPAD的真实性能。同时，研究单光子雪崩光电二极管的最佳工作电压、暗电流等工作特性，对于提升单光子探测器性能有着显著意义。在实际应用中，测量工作大多使用分立器件及分离仪表，如：函数发生器、计数器、短脉冲产生器、高压源及源表等通用测试仪器，由专业人员操作完成。国内深圳、广东等地公司研制有针对雪崩光电二极管最佳工作电压、温度系数等特性的测试装置。此外，中科院半导体研究所研制的SPAD自动标定系统，可以分别测量SPAD的暗电流和击穿电压，标定过程复杂且无法对SPAD的其他单光子探测性能进行标定。

综上，采用分离仪表测试的测试方法不仅耗时耗力，并且稳定性、可重复性不佳，易受人为及外界因素影响。而且单一设备只能测量SPAD的某一项参数，并不适合高效稳定的SPAD标定。同时，使用分离仪表测试设备连接复杂，占用空间大，不符合现今测试系统小型化、集成化的发展趋势，且不方便携带。

现有技术中，公开号为CN106197692A，名称为“一种单光子探测器的测试装置及其测试方法”的专利申请公开了一种单光子探测器的测试装置，该装置包括主控电路、窄脉冲光源、上位机；主控电路产生发送给待测单光子探测器的门控触发信号及发给窄脉冲光源的随机光源触发信号，并对收到的待测单光子探测器的探测器计数信号进行处理，得到有效光计数及无效计数：暗计数、后脉冲；窄脉冲光源接收随机光源触发信号，产生光脉冲，使每脉冲平均光子数达到单光子水平的设定值，将随机光脉冲接到待测单光子探测器的光输入端口；上位机与主控电路相连。本发明还公开了使用该单光子探测器的测试装置进行测试的方法。

上述发明专利只需进行简单的设置，便能自动完成整个测试过程，能够在几分钟内完成对待测单光子探测器多个性能参数的测试，高效便捷。但是上述专利申请是针对单光子探测器的测试,目前还没有针对SPAD管子的高效便捷的标定系统和方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何简化SPAD管子的标定过程。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的。

一种单光子雪崩光电二极管标定系统，包括：上位机、SPAD标定系统控制板、皮秒脉冲激光器、可调光衰减器、SPAD安装板、温箱；

所述的SPAD标定系统控制板产生光源驱动信号送入皮秒脉冲激光器；所述的皮秒脉冲激光器作为标定光源，与可调光衰减器连接，皮秒脉冲激光器输出光脉冲至可调光衰减器；所述的可调光衰减器对接收到的光脉冲进行衰减，输出单光子水平脉冲光信号到待测SPAD，待测SPAD安装在SPAD安装板上，所述SPAD安装板与SPAD标定系统控制板相连接，所述的SPAD安装板安装于温箱中，温箱保持在低温状态，所述的SPAD标定系统控制板通过串口与上位机连接。