[实用新型]一种减少单光子探测模块的后脉冲及暗计数的系统

说明书

本实用新型公开了一种减少单光子探测模块的后脉冲及暗计数的系统，所述系统包括激光器、光电转换器、运算放大器、时钟Fanout芯片、锁相环、延时模块、单光子探测模块、比较器和FPGA控制模块；通过将雪崩电压与预设电压值在比较器中进行比较，并将比较结果反馈到FPGA模块中以调整门控信号的宽度，增加死时间的长度从而抑制后脉冲。本发明所述激光器生成一个光信号并进入光电转换器进行转换成电信号后依次进入运算放大器、时钟Fanout芯片、FPGA控制模块和延时模块后输出门控信号到单光子探测模块，使得雪崩二极管APD产生雪崩电压进入比较器中与预设的符合有效计数的电压值进行比较，并将比较结果反馈到FPGA模块中，提高了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，具体涉及一种减少单光子探测模块的后脉冲及暗计数的系统。

背景技术

单光子探测器在实际工作中，在没有光子射入的时候，还是会产生一定数量的计数，这样的误差计数称为暗计数，暗计数对光子计数的测量产生了较为严重的干扰。

引起暗计数的原因主要分为三种：第一是热噪声电流；第二是隧穿电流；第三是后脉冲效应。后脉冲是因为单光子探测器发生雪崩效应发生时，雪崩倍增区的任何缺陷都可以捕获载流子，一旦有光子入射单光子探测器中的时候，产生雪崩效应大量的电荷流经雪本倍增区域，部分载流子就会被这些缺陷捕获，而当雪崩效应被抑制后，这些被缺陷捕获的载流子会被缺陷所释放，从而再次触发雪崩效应，产生和上一次雪崩脉冲相关联的后脉冲，即在没有光子到达的时候令计数器产生一次误计数。

在现有技术方案中，大多采用半导体制冷以提高量子探测效率和降低暗噪声，但往往需要数分钟内使温度降低到-40℃，才能有效降低暗计数，而且由于隧穿电流和单光子APD本身材质造成的暗计数在低温下并不能有效的减少。

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，为了解决由于由于后脉冲后引起暗计数的问题，提出了一种减少单光子探测模块的后脉冲及暗计数的系统。

本实用新型通过下述技术方案实现的：

一种减少单光子探测器的后脉冲及暗计数的系统，所述系统包括激光器、光电转换器、运算放大器、时钟Fanout芯片、锁相环、延时模块、单光子探测模块、比较器和FPGA控制模块；

所述激光器通过光纤与光电转换器连接，所述光电转换器、运算放大器、时钟Fanout芯片、锁相环、延时模块、单光子探测模块、比较器和FPGA控制模块通过电信号依次相连，

所述FPGA控制模块还与时钟Fanout芯片、锁相环和延时模块分别连接；

所述激光器用于生成光信号，产生的光信号输入到光电转换器中；

所述光电转换器用于将输入的光信号转换成电信号并输入到运算放大器中；

所述运算放大器用于将电信号进行放大后输入到时钟Fanout芯片；

所述时钟Fanout芯片用于将运算器放大的电信号一分为二拆分成第一电信号和第二电信号两路电信号；

所述FPGA控制模块接收第一电信号并通过内部倍频模块将第一电信号频率倍频处理变成25MHz的第一门控信号输入到延时模块；

所述锁相环接收第二电信号并将第二电信号倍频输出25MHz的第二门控信号并输入到延时模块；

所述延时模块用于调节第一门控信号和第二门控信号到达单光子探测模块的时间；

所述单光子探测模块用于探测光子并产生雪崩电压输入到比较器；

所述比较器用于比较单光子探测模块输出的雪崩电压和预设电压，并将二者中较大值输入到FPGA控制模块中进行死时间调节。