[发明专利]门控互补型光子计数系统

权利要求书

1.门控互补型光子计数系统，其特征在于，包括时钟电路模块、主动淬灭检测模块、寄存器模块和处理模块，时钟电路模块包括锁频环电路和非重叠时钟产生模块，主动淬灭检测电路模块包括若干个检测单元，所述每个检测单元包括APD探测器、主动淬灭电路和计数器；对每个检测单元按顺序进行位置排序，位于奇数位置的所有检测单元和位于偶数位置的所有检测单元分别构成两个检测阵列，其中，

锁频环电路，用于产生固定的时钟信号并将其输出至非重叠时钟产生模块；

非重叠时钟产生模块，用于当接收到锁频环电路产生的时钟信号后，输出两个同频互补的时钟信号用于控制两个检测阵列交替工作；

APD探测器，用于检测光子，并在光子到来时输出雪崩电流至主动淬灭电路检测；主动淬灭电路，用于当检测到雪崩电流后产生感应信号输出至计数器；

计数器，用于在外部输入的使能信号上升沿时被复位归零，使能信号在高电平期间内对接收的感应信号进行计数，使能信号在低电平期间将计数值锁存进寄存器模块中；

寄存器模块，用于在外部输入的使能信号无效时，寄存计数器的计数值，并在使能信号有效时，将光子的计数值串行移位输出至处理模块；

处理模块，用于接收由寄存器模块传输过来的各个检测单元的计数值，实现对光子数的数据处理。

2.根据权利要求1所述的门控互补型光子计数系统，其特征在于，锁频环电路用于产生固定的50MHz时钟信号。

3.根据权利要求1所述的门控互补型光子计数系统，其特征在于，时钟电路模块还包括帧字位信号产生模块，帧字位信号产生模块用于对锁频环电路产生固定的时钟信号，经过多段分频处理得到不同周期的控制和标识信号，其中，控制信号包括位信号，位信号在外部输入的使能信号有效时用作寄存器模块的时钟信号，标识信号包括帧信号和字信号，帧信号和字信号用于标识寄存器模块将光子的计数值串行移位输出至处理模块的传输状态。

4.根据权利要求1所述的门控互补型光子计数系统，其特征在于，非重叠时钟产生模块是利用与非门和反相器构建而成的，向非重叠时钟产生模块输入一个占空比为50%的时钟信号，经由非重叠时钟产生模块处理后，得到两个同频互补的时钟。

5.根据权利要求1所述的门控互补型光子计数系统，其特征在于，非重叠时钟产生模块包括第一至第五非门、第一二输入与非门和第二二输入与非门，其中，第一非门的输入端与第二二输入与非门的第一输入端连接，第一非门的输出端与第一二输入与非门的第一输入端连接，第一二输入与非门的第二输入端与第四非门的输出端、第五非门的输入端分别连接，第一二输入与非门的输出端与第二非门的输入端连接，第二非门的输出端与第二二输入与非门的第二输入端、第三非门的输入端分别连接，第二二输入与非门的输出端与第四非门的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的门控互补型光子计数系统，其特征在于，所述计数器是采用D触发器构成的异步计数器，采取前级输出驱动后级时钟的级联方式。

7.根据权利要求1所述的门控互补型光子计数系统，其特征在于，处理模块对各个检测单元的计数值进行处理；处理具体如下：将相邻的第q个检测单元的计数值和第q+1个检测单元的计数值相加，0＜q＜Q/2，q为奇数，Q为检测单元的总个数，Q为偶数。