[发明专利]一种基于电容反馈的超导单光子成像电路及方法

权利要求书

1.一种基于电容反馈的超导单光子成像电路，其特征在于：包括图像模块和N个单元CTIA电路；阵列超导纳米线单光子探测器上的每个像元分别与单元CTIA电路直连，所述单元CTIA电路将与其相连的像元的输出脉冲电流作为其输入电流；

每个所述的单元CTIA电路均包括反馈电容，所述反馈电容用于对单元CTIA电路的输入电流进行积分，得到输出电压值，表示为Vout＝Vref-Q/Cf；式中，Q为单元CTIA电路输入电流的电荷量，Vref为单元CTIA电路的参考电压，Cf为反馈电容容值；

所述图像模块，用于根据N个单元CTIA电路的输出电压，得到一幅对应的灰度图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于电容反馈的超导单光子成像电路，其特征在于：每个所述的单元CTIA电路还包括一运算放大器，所述运算放大器的负输入端输入待积分的电流，运算放大器的正输入端输入参考电压；且反馈电容的一端与运算放大器的负输入端连接，反馈电容的另一端与运算放大器的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于电容反馈的超导单光子成像电路，其特征在于：所述单元CTIA电路积分增益的大小由反馈电容决定。

4.根据权利要求2所述的一种基于电容反馈的超导单光子成像电路，其特征在于：每个所述的单元CTIA电路还包括一开关，所述开关与反馈电容并联，当开关打开时，单元CTIA电路处于工作状态，对单元CTIA电路的输入电流进行积分；当开关闭合时，单元CTIA电路处于复位状态。

5.根据权利要求1所述的一种基于电容反馈的超导单光子成像电路，其特征在于：所述的阵列超导纳米线单光子探测器由衬底、生长在所述衬底上正中心的纳米线区域以及位于纳米线区域周围的电极区域共同组成；在所述纳米线区域内有N条蜿蜒的纳米线，纳米线通过连接线与电极区域内的电极相连。

6.根据权利要求5所述的一种基于电容反馈的超导单光子成像电路，其特征在于：所述的阵列超导纳米线单光子探测器通过光学对位系统，使外界待测光汇聚在纳米线区域，纳米线将外界待测光转换成电信号；所述光学对位系统由光纤和透镜组构成，外界待测光由光纤引入，经过透镜组使光斑汇聚在纳米线区域。

7.一种基于电容反馈的超导单光子成像方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：通过光学对位系统将外界待测光汇聚在阵列超导纳米线单光子探测器上的纳米线区域上，纳米线将外界待测光转换成电信号；

步骤2：通过单元CTIA电路对与其直连的阵列超导纳米线单光子探测器像元的输出脉冲电流进行积分，得到输出电压值；

步骤3：根据N个单元CTIA电路的输出电压，得到一幅对应的灰度图像；

步骤4：判断输出电压值是否饱和，若饱和，则将该单元CTIA电路复位；否则不进行任何操作；

每个所述的单元CTIA电路均包括反馈电容，所述反馈电容用于对输入至单元CTIA电路的电流进行积分，得到输出电压值，表示为Vout＝Vref-Q/Cf；式中，Q为单元CTIA电路输入电流的电荷量，Vref为单元CTIA电路的参考电压，Cf为反馈电容容值。

8.根据权利要求7所述的一种基于电容反馈的超导单光子成像方法，其特征在于：每个所述的单元CTIA电路还包括一运算放大器，所述运算放大器的负输入端输入待积分的电流，运算放大器的正输入端输入参考电压；且反馈电容的一端与运算放大器的负输入端连接，反馈电容的另一端与运算放大器的输出端连接；所述单元CTIA电路积分增益的大小由反馈电容决定。

9.根据权利要求7所述的一种基于电容反馈的超导单光子成像方法，其特征在于：每个所述的单元CTIA电路还包括一开关，所述开关与反馈电容并联，当开关打开时，单元CTIA电路处于工作状态，对单元CTIA电路的输入电流进行积分；当开关闭合时，单元CTIA电路处于复位状态。