[发明专利]超短脉冲门控的高速低噪声单光子探测系统

权利要求书

1.一种超短脉冲门控的高速低噪声单光子探测系统，用于实现高效高速的单光子探测，其特征在于，包括：

门脉冲信号发生装置，用于产生幅值、脉宽可调的门脉冲信号；

单光子产生装置，用于产生单光子源；

容性平衡电路，用于提取初始雪崩信号；

低通滤波电路，对所述初始雪崩信号进行滤除得到有效雪崩信号；以及

信号处理显示电路，与所述低通滤波电路连接，用于对所述有效雪崩信号进行处理并显示有效雪崩计数，

其中，所述容性平衡电路具有：

雪崩信号产生模块，至少具有雪崩光电二极管，该雪崩光电二极管的一端加载有耦合后的所述门脉冲信号以及直流偏置电压，该雪崩电光二极管与所述单光子产生装置连接，在所述单光子源的作用下，产生湮没于尖峰噪声信号中的原始雪崩信号；

模拟电容模块，用于模拟所述雪崩光电二极管的电容特性，一端加载有耦合后的所述门脉冲信号以及所述直流偏置电压；

差分放大模块，与所述雪崩信号产生模块以及所述模拟电容模块分别连接，用于将所述尖峰噪声进行差分、放大得到所述初始雪崩信号。

2.根据权利要求1所述的高速低噪声单光子探测系统，其特征在于：

其中，所述门脉冲信号发生装置具有信号发生器以及门控信号产生电路，该门控信号产生电路具有用于压窄脉宽的高速比较器、电压可调衰减器以及放大器。

3.根据权利要求1所述的高速低噪声单光子探测系统，其特征在于：

其中，所述门脉冲信号的脉宽最窄可小于1纳秒。

4.根据权利要求1所述的高速低噪声单光子探测系统，其特征在于：

其中，所述低通滤波电路为低通滤波器，该低通滤波器的截止频率范围为700MHz～1GHz。

5.根据权利要求1所述的高速低噪声单光子探测系统，其特征在于：

其中，所述信号处理显示电路具有放大所述有效雪崩信号的放大器、模数转换器以及显示元件。

6.根据权利要求5所述的高速低噪声单光子探测系统，其特征在于：

其中，所述显示元件为高效数字信号示波器或时间相关单光子计数仪。

7.根据权利要求1所述的高速低噪声单光子探测系统，其特征在于：

其中，所述雪崩信号产生模块还包括第一采样电阻，该第一采样电阻用于采集所述原始雪崩信号。

8.根据权利要求1所述的高速低噪声单光子探测系统，其特征在于：

其中，所述模拟电容模块包括模拟电容元件以及第二采样电阻，所述模拟电容元件为可调电容或高速二极管。