[实用新型]一种具有尖峰脉冲高抑制比的单光子雪崩信号提取电路

说明书

一种具有尖峰脉冲高抑制比的单光子雪崩信号提取电路，包括雪崩二极管、自差分电路、N路补偿电路，该N路补偿电路并联设置，且N路补偿电路的各个输出端与2路功率合成器的输出端一同连接N+1路功率合成器的输入端；雪崩二极管连接自差分电路，N+1路功率合成器的输出端连接至雪崩信号输出端。本实用新型结合了自差分和单频点补偿两种方式对尖峰脉冲进行抑制，对尖峰脉冲的抑制比显著提高，降低雪崩信号甄别的阈值，大大降低了高速单光子探测器(不限于1GHz)的后脉冲概率；同时采用补偿电路对尖峰脉冲的1、2、3倍频点的功率进行抑制，相较陷波电路，其补偿的幅度可调，从而避免了雪崩信号的幅度损失与信号畸变，降低了单光子探测器的后脉冲概率。

技术领域

本实用新型涉及单光子探测器的高速模拟信号调理电路技术领域，特别涉及一种具有尖峰脉冲高抑制比的单光子雪崩信号提取电路。

背景技术

在量子密钥分发系统(QKD)中，基于雪崩二极管的单光子探测器是关键模块，尤其在高速QKD系统中(超过1GHz)，单光子探测器的后脉冲概率成为限制安全成码率的关键指标。要降低后脉冲概率，则要求能够甄别出足够小的雪崩信号，而在门控模式下，门控信号通过雪崩二极管的结电容耦合到信号通路中，产生尖峰脉冲，其幅度是雪崩信号的几十倍；雪崩信号的调理电路在放大雪崩信号的同时，需要对尖峰脉冲进行抑制，以保证后端电路对足够小的雪崩信号的甄别。

现有的自差分技术虽然能够实现对尖峰脉冲进行抑制，但受限于器件的平衡性，不论是功率合成器的幅度与相位不平衡度，还是延迟线长度，都使得对尖峰脉冲的抑制比不够高，从而相对较小的雪崩信号不能被甄别，从而使后脉冲概率恶化。而采用正弦门信号，并进行滤波的方式不但门宽太宽，而且其滤波过程中又会造成雪崩信号的损失，同样不能使单光子探测器达到足够小的后脉冲概率。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种具有尖峰脉冲高抑制比的单光子雪崩信号提取电路，以解决现有技术中单光子探测对尖峰脉冲的抑制比较低以及不能使单光子探测达到足够小的后脉冲概率的技术问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种具有尖峰脉冲高抑制比的单光子雪崩信号提取电路，包括：

雪崩二极管，所述雪崩二极管的负极分两路，一路通过电阻加载有偏置电压单元，一路通过电容加载有门脉冲信号发生器；

自差分电路，所述自差分电路包含依次连接的巴伦、不等长双延迟线和2 路功率合成器；

N路补偿电路，该N路补偿电路并联设置，且N路补偿电路的各个输出端与 2路功率合成器的输出端一同连接N+1路功率合成器的输入端；

低通滤波电路；

低噪放大电路；

所述雪崩二极管的正极分两路，一路连接自差分电路的巴伦，一路通过下拉电阻接地，所述N+1路功率合成器的输出端依次通过连接低通滤波电路、低噪放大电路至雪崩信号输出端。

优选地，所述N路补偿电路为1路补偿电路，所述1路补偿电路为可产生尖峰脉冲1倍频处单频点信号的补偿电路。

优选地，所述N路补偿电路为3路补偿电路，所述3路补偿电路为分别可产生尖峰脉冲1倍频处、2倍频处以及3倍频处单频点信号的补偿电路。

优选地，所述N路补偿电路的各个补偿电路中分别包括依次连接的正弦信号源、移相器以及可调增益放大器，所述可调增益放大器的输出端与2路功率合成器的输出端一同连接N+1路功率合成器的输入端。

优选地，所述巴伦采用类型为BALH-0003的高带宽传输线式。

优选地，所述不等长双延迟线，通过PCB走线实现。

优选地，所述2路功率合成器采用类型为PBR-0003SMG的高带宽合成器。