[发明专利]基于时分复用的单光子探测系统

说明书

本发明公开了一种基于时分复用的单光子探测系统，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，控制在所述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。本发明提供的单光子探测系统可以在各个基于雪崩光电二极管的单光子探测器的死时间内采用其它单光子探测器对光子进行探测，实现在整个单光子探测系统中无死时间，从而提高光子信息的传输速率。

技术领域

本发明涉及单光子探测技术领域，特别涉及一种基于时分复用的单光子探测系统。

背景技术

单光子探测技术，是近年很受关注的一种光电探测技术，其原理是利用新式光电效应，可探测到光的最小能量量子——光子，以实现对单个光子进行探测和计数，因此，在信号强度仅为几个光子能量级的条件下，单光子探测器具有十分巨大的作用，是量子通信系统的核心器件。目前科学界已经研究开发了许多不同的单光子探测器，它们都有着各自的优缺点，其中基于雪崩光电二极管的单光子探测器凭借其具有的高探测效率、大动态范围、低偏置电压、低功耗和结构简单等优点在现代科学和工程的各个领域有着举足轻重的地位。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

随着当前量子通信需求的迅猛发展，量子通信系统对量子信息的传输速率要求也越来越高，而对于基于雪崩二极管的单光子探测器，当探测器检测到一个光子之后，探测器需要抑制这个信号带来的后脉冲信号，这样就必须将探测器关断一段时间，等到前一个探测器的后脉冲信号基本消除之后才能重新开启，这一段时间就是基于雪崩二极管的单光子探测器的死时间。即基于雪崩二极管的单光子探测器在死时间内无法响应新的光子，会导致光子信息的传输速率受限，而无法满足现有的量子通信系统对量子信息的传输速率的高要求。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于时分复用的单光子探测系统，可以提高光子信息的传输速率。所述技术方案如下：

本发明提供了一种基于时分复用的单光子探测系统，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。

进一步地，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。

进一步地，所述单光子探测系统包括n个单光子探测器，n＝2^a。

进一步地，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；