[发明专利]一种光子计数的校正装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光子计数领域，具体涉及的是一种光子计数的校正装置及方法。 

背景技术

对于及其微弱的光信号，可以看作为离散的光子脉冲，可以通过光子计数的方法进行探测。目前有很多成熟的产品可以实现光子计数，探测微弱光信号，比如日本滨松公司的光子计数模块c8855-01。现有的光子计数模块如图1所示 

光电检测器接收到光子，产生电子脉冲，经过放大器形成脉冲信号，脉冲信号再经过脉冲整形装置之后，形成矩形脉冲信号，方便计数器计数。根据设定的鉴别电平，信号大于鉴别电平时，计数器加1，代表一个触发的光子事件。

显然，按照上述方法，如果是两个或者多个光子触发信号，或者是一个光子脉冲下降到鉴别电平之前又产生光子脉冲，两个脉冲重合的情况，都计为一个触发事件，这两种情况都会导致计数结果比实际的光子数要少，因此需要进行适当的校正。 

专利200710008120.6（光子计数方法和设备）对上述的情况给出了解决方案，通过使用交叠脉冲计时器来分析重叠的光子脉冲，使用额外的强度鉴别器分析多光子脉冲。这一方法可以解决上述存在的问题，但是需要增加计时器以及强度鉴别器，增加了系统的复杂性，及成本。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种光子计数的校正装置及方法，不需计时器和强度鉴别器，能直接检测出光子数。 

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现： 

一种光子计数的校正装置，包括光电检测器，所述光电检测器通过放大器连接脉冲整形装置，所述脉冲整形装置通过计数器连接算法处理装置。

一种光子计数的校正方法，包括以下步骤： 

步骤1）光子通过光电探测器形成产生电子脉冲，经过放大器形成脉冲信号，设置鉴别电平为0.5光子，脉冲信号再经过脉冲整形装置之后，形成矩形脉冲信号，通过计数器对光子脉冲进行计数，得到光子计数N；

步骤2）确认最小脉冲宽度，通过数据手册确认系统最小脉冲宽度T_w；

    步骤3）计算校正系数ξ，通过公式 ，计算出校正系数ξ；

步骤4）修正后的结果，实际光子数用Nξ表示。

本发明的有益效果是: 

本发明结构简单，鉴别度强，准确并能灵敏地检测出光子数。

附图说明

图1为现有的光学计数模块； 

图2为本发明的模块图。

图中标号说明：1、光电检测器，2、放大器，3、脉冲整形装置，4、计数器，5、算法处理装置。 

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。 

参照图2所示，一种光子计数的校正装置，包括光电检测器1，所述光电检测器1通过放大器2连接脉冲整形装置3，所述脉冲整形装置3通过计数器4连接算法处理装置5。 

一种光子计数的校正方法，包括以下步骤： 

步骤1）光子通过光电探测器形成产生电子脉冲，经过放大器形成脉冲信号，设置鉴别电平为0.5光子，脉冲信号再经过脉冲整形装置之后，形成矩形脉冲信号，通过计数器对光子脉冲进行计数，得到光子计数N；

步骤2）确认最小脉冲宽度，通过数据手册确认系统最小脉冲宽度T_w；

    步骤3）计算校正系数ξ，通过公式，计算出校正系数ξ；

步骤4）修正后的结果，实际光子数用Nξ表示。

实施例

光子计数为1M，最小系统脉宽为30ns，则计算ξ=1.0287，即实际光子数可以修正为1.0287M 

本实施例的工作原理如下：

在光子计数过程中，当两个光子的时间非常近时，小于探测器的时间分辨能力，则认为这两个光子是同时到达的，出现的双光子脉冲，其强度是单光子脉冲的两倍，而脉宽变化很小;

当两个光子的到达时间大于探测器的时间分辨能力，而小于计数系统的时间分辨能力，则表现为重叠的光子脉冲，其强度变化不大，而脉宽要比单光子脉冲大。

因此，对于确定的光子计数系统来说，其时间分辨能力为T，则我们可以认为当两个光子到达时间大于T，则可以形成单光子脉冲，不需要补偿，否则就需要补偿。 

对于确定的计数系统，一般都有最小系统脉宽这项指标，该指标用T_w表示，若鉴别电平设置为峰高的一半，显然，当两个光子到达时间小于T_w， 光子脉冲信号就会出现重叠。