[发明专利]基于时分复用的单光子探测系统

权利要求书

1.一种基于时分复用的单光子探测系统，其特征在于，所述单光子探测系统包括调制模块、多个单光子探测器和控制电路；

所述控制电路用于，产生至少一路控制信号并发送给所述调制模块；

所述调制模块用于，根据所述至少一路控制信号，控制在第一单光子探测器的工作时间内输入的入射光信号从第一传输通道输出；控制在所述第一单光子探测器的死时间段内输入的入射光信号从第二传输通道输出；

所述单光子探测器用于，将对应的所述传输通道输出的入射光信号转换为电信号；

其中，所述多个单光子探测器包括第一单光子探测器和除所述第一单光子探测器之外的其它单光子探测器，所述第一单光子探测器为所述多个单光子探测器中的任意一个单光子探测器；所述第一传输通道为输出端与所述第一单光子探测器连接的传输通道，所述第二传输通道为输出端与其它单光子探测器连接的传输通道；

所述调制模块包括a级级联的调制单元，每级调制单元包括b个调制单元，a为大于0的正整数，b＝2^i-1，i表示a级调制单元中的第i级，第i级调制单元中的一个调制单元的输入端与第i-1级调制单元中的一个调制单元的输出端连接，第i级调制单元中的调制单元的两个输出端分别与第i+1级调制单元中的两个调制单元的输入端连接；

每个所述调制单元均包括分束器、相位调制器和180°混频器；

所述分束器用于，将所述入射光信号分成两路并输出；

所述相位调制器用于，在所述控制信号的控制下，将所述分束器输出的两路入射光信号调制成相位差为0°或180°的两路调制信号；

所述180°混频器用于，在所述两路调制信号的相位差为0°时，将所述两路调制信号进行相干混频，并将混频得到的混频信号从所述180°混频器的第一输出端口输出；

在所述两路调制信号的相位差为180°时，将所述两路调制信号进行相干混频，并将混频得到的混频信号从所述180°混频器的第二输出端口输出。

2.根据权利要求1所述的单光子探测系统，其特征在于，所述单光子探测系统包括n个单光子探测器，n＝2^a。

3.根据权利要求1所述的单光子探测系统，其特征在于，所述分束器的分光比为50:50。

4.根据权利要求1所述的单光子探测系统，其特征在于，所述相位调制器还用于：

在所述控制信号为低电平时，将所述分束器输出的两路入射光信号调制成相位差为0°的两路调制信号；

在所述控制信号为高电平时，将所述分束器输出的两路入射光信号调制成相位差为180°的两路调制信号。

5.根据权利要求2所述的单光子探测系统，其特征在于，每个所述调制单元均包括偏振控制器和偏振分束器；

所述偏振控制器用于，在所述控制信号的控制下，将所述入射光信号调制成第一入射光信号或第二入射光信号并输出至所述偏振分束器，所述第一入射光信号用于表示光信号为水平偏振态，所述第二入射光信号用于表示光信号为竖直偏振态；

所述偏振分束器用于，在所述偏振控制器输出第一入射光信号时，将所述第一入射光信号从所述偏振分束器的第一输出端口输出；

在所述偏振控制器输出第二入射光信号时，将所述第二入射光信号从所述偏振分束器的第二输出端口输出。

6.根据权利要求5所述的单光子探测系统，其特征在于，所述偏振分束器还用于：

当所述控制信号为低电平时，将所述入射光信号调制成第一入射光信号并输出至所述偏振分束器；

当所述控制信号为高电平时，将所述入射光信号调制成第二入射光信号并输出至所述偏振分束器。

7.根据权利要求1～6任一项所述的单光子探测系统，其特征在于，所述控制电路为时序控制电路，所述时序控制电路的输出端与所述调制模块连接，所述控制信号为时序信号。

8.根据权利要求1～6任一项所述的单光子探测系统，其特征在于，所述控制电路为反馈控制电路，所述反馈控制电路的输入端与多个所述单光子探测器连接，所述反馈控制电路的输出端与所述调制模块连接；

所述反馈控制电路用于，当所述第一单光子探测器输出电信号时，向所述调制模块发送反馈控制信号；

所述调制模块用于，根据所述反馈控制信号，控制所述入射光信号从所述第二传输通道输出。