[实用新型]一种基于雪崩二极管的单光子探测器鉴别电路系统

说明书

本实用新型公开了一种基于雪崩二极管的单光子探测器鉴别电路系统，所述系统包括FPGA控制模块、直流偏压电路、雪崩二极管、放大电路、鉴别电路、制冷模块和LCD显示模块；FPGA控制模块产生的门控信号与直流偏压电路产生的偏置电压叠加输入到雪崩二极管后触发雪崩效应并输出雪崩信号进入放大电路进行放大；放大的雪崩信号输入到到鉴别电路中进行筛选并输出高于预设电平的雪崩信号到FPGA控制模块中产生有效的光子计数；FPGA控制模块还通过控制制冷模块来调节雪崩二极管的工作温度。本实用新型通过比较器来识别雪崩信号从而滤除噪声信号，进而提高了提取雪崩信号的精确性，并有效提高单光子探测器的探测效率。

技术领域

本实用新型涉及量子信息与单光子探测领域，具体涉及一种基于雪崩二极管的单光子探测器鉴别电路系统。

背景技术

单光子探测技术是实现量子保密通信的关键技术。单光子探测器性能的好坏直接关系到密钥的生成率和系统的安全性，而影响单光子探测器性能的包括三大部分:APD偏压的生成、APD温度控制以及单光子信号检测。在现有技术方案中,单光子探测器中的APD偏压生成电路不够稳定，因为在盖革模式下的APD对偏置电压要求非常高,电压的微小变动会引起倍增因子的剧烈波动,并最终影响探测器的计数效率；而且APD温度控制不够精准和单光子信号的鉴别电路不够高效，进而使探测器的探测效率偏低，极大的影响了探测效率。

因此，有待对现有技术的不足进行改进

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服上述技术的缺陷，为了解决单光子探测器的效率问题，提出了一种基于雪崩二极管的单光子探测器鉴别电路系统。

本实用新型通过下述技术方案实现的：

一种基于雪崩二极管的单光子探测器鉴别电路系统，所述系统包括FPGA控制模块、直流偏压电路、雪崩二极管、放大电路、鉴别电路和制冷模块；

FPGA控制模块的控制端口与雪崩二极管相连，所述FPGA控制模块和直流偏压电路与雪崩二极管的阴极相连，所述雪崩二极管的阳极与放大电路相连，所述放大电路、鉴别电路和FPGA控制模块通过电信号依次连接，所述鉴别电路的输出端口接入FPGA控制模块的输入端口；

所述FPGA控制模块用于产生的门控信号，所述直流偏压电路用于产生偏置电压，所述门控信号和偏置电压输入到雪崩二极管后触发所述雪崩二极管产生初始雪崩信号进入放大电路；

所述放大电路用于对雪崩二极管产生的雪崩信号进行放大并输出放大雪崩信号到鉴别电路；

所述鉴别电路用于对放大雪崩信号进行筛选并输出高于预设电平的雪崩信号，所述鉴别电路设置有型号为AD85系列的比较器。

优选地，还包括制冷模块和LED显示模块，所述制冷模块用于调节雪崩二极管的工作温度；

所述LCD显示模块用于显示雪崩二极管的工作温度和FPGA累计雪崩信号的计数值，所述LCD显示模块采用LCD1602显示芯片。

进一步地，所述直流偏压电路包括串联的升压转换器和高温线性稳压器。

进一步地，所述升压转换器的型号为LM2577，所述高温线性稳压器的型号为LT3012。

进一步地，所述鉴别电路包括电阻R28、电阻R29、电阻R30、电容C18、电容C19和比较器。

所述电阻R30和电容C19依次串联后接入到比较器的VCC引脚；所述电阻R29、电容C18和电阻R28依次串联后接入到比较器的IN-引脚；所述电阻R30与电阻R29连接同一个输入端口；所述电阻R30和电容C19之间以及电容C18和电阻R28之间均通过导线接地。

进一步地，所述比较器的型号为AD8516。