[发明专利]在线后脉冲概率测量系统

权利要求书

1.一种在线后脉冲概率测量系统，由单光子雪崩光电二极管(1)、淬灭电阻(2)、整形电路(3)、测量电路(4)、数控电位器(51)、数控电容器(52)、第一计数器(6)、第二计数器(7)和数据处理模块(8)组成；所述系统中单光子雪崩光电二极管(1)反向偏置在击穿电压以上，工作于单光子探测模式，光子入射引发雪崩效应在阳极输出雪崩事件脉冲；整形电路(3)将雪崩事件脉冲整形为标准晶体管-晶体管逻辑电平信号，信号分为两路，一路输出到测量电路(4)，另外一路输出到第二计数器(7)；测量电路(4)中设置一个可调整的时间间隔阈值，判断是否发生后脉冲，如果两个相邻雪崩脉冲之间的时间间隔小于时间间隔阈值，则测量电路(4)将自动将两个脉冲合并为一个脉冲以此消除后脉冲效应，通过控制数控电位器(51)输出阻抗和数控电容器(52)输出电容可以对测量电路(4)的时间间隔阈值进行调整；第一计数器(6)对经后脉冲效应校正的雪崩事件脉冲进行计数，第二计数器(7)对未经后脉冲效应校正的雪崩事件脉冲进行计数；数据处理模块(8)将第二计数器(7)的计数减去第一计数器(6)的计数可以得到发生在所设置时间间隔阈值范围内的脉冲计数，不断调整测量电路(4)的时间间隔阈值，得到不同时间间隔内的脉冲计数，将数据绘制成分布直方图，拟合得到后脉冲概率分布；对后脉冲概率分布进行分析，得到测量电路(4)最佳的时间间隔阈值，反馈到数控电位器(51)和数控电容器(52)，使得系统一直工作在最优状态。

2.根据权利要求1所述的一种在线后脉冲概率测量系统，其特征是：单光子雪崩光电二极管(1)是基于硅(Silicon)，锗(Germanium)，铟镓砷(InGaAs)和铟镓砷/磷化铟(InGaAs/InP)材质的任何一种；淬灭电阻(2)连接单光子雪崩光电二极管(1)的阳极，单光子雪崩光电二极管(1)工作在单光子探测模式，光子入射引起二极管发生雪崩时，淬灭电阻(2)对二极管进行淬灭和复位，二极管的阳极产生雪崩事件脉冲；基于高速电压比较器的整形电路(3)将二极管输出的雪崩事件脉冲转换为标准晶体管-晶体管逻辑电平信号以方便后端电路进行信号处理。

3.根据权利要求1所述的一种在线后脉冲概率测量系统，其特征是：测量电路(4)基于可重复单稳态触发器，其作用是判断整形电路(3)输出中两个相邻的雪崩事件脉冲是否具有后脉冲效应，并将后脉冲进行校正；整形电路(3)将单光子雪崩光电二极管(1)输出的雪崩事件脉冲转换为标准晶体管-晶体管逻辑电平信号并输出至测量电路(4)，测量电路(4)接收到上升沿信号会输出一个时间间隔阈值为t_ω的电压脉冲信号，t_ω取决于数控电容器(52)的充电和放电时间，t_ω＝k·R·C，其中R为数控电位器(51)的输出阻抗，C为数控电容器(52)的输出电容，k为相关比例系数；其中数控电位器(51)由n个数控开关(511)和n个电阻(512)组成，其中n个电阻的阻值分别为1R、2R、4R、……、2^n-2·R和2^n-1·R；n位电位器的输出端口为A和B，输出阻抗的范围为1R到(2ⁿ-1)·R；数控电容器(52)由m个数控开关(521)和m个电容(522)组成，其中m个电容的容值分别为1C、2C、4C、……、2^m-2·C和2^m-1·C；m位电容器的输出端口为E和F，输出容值的范围为1C到(2^m-1)·C，这样t_ω的可调节范围为k·1R·1C到k·(2ⁿ-1)·R·(2^m-1)·C；若t_ω内有新的上升沿，与前上升沿间隔为t_α，且满足条件t_α＜t_ω，则触发器输出脉冲的宽度会增加t_ω，输出脉冲的宽度为t_α+t_ω；这样测量电路(4)设置一个时间间隔阈值便可以分辨两个相邻的雪崩事件脉冲是否具有后脉冲效应，当两个相邻雪崩事件脉冲之间的时间间隔小于时间间隔阈值时，则判断有后脉冲效应，两个相邻的雪崩时间脉冲自动合并成一个脉冲。