[实用新型]一种硅APD单光子探测系统

说明书

本实用新型公开了一种硅APD单光子探测系统，包括激光器、Si‑APD单光子探测器组、继电器、温度高压遥测模块、温度高压调制模块和单片机。激光器通过光信号驱动Si‑APD单光子探测器组，Si‑APD单光子探测器组通过所述继电器与单片机相连；温度高压遥测模块、温度高压调制模块和单片机形成的闭环回路；本实用新型通过Si‑APD单光子探测器的温度异常来发出脉冲从而对继电器的切换，进而控制Si‑APD单光子探测器的线性模式和盖革模式切换，从而降低探测过程中的暗计数率；温度高压遥测模块、温度高压调制模块和单片机形成的闭环回路对探测器组的电压和温度进行监测和控制，提高了单光子探测效率。

技术领域

本实用新型涉及单光子探测领域，具体涉及一种硅APD单光子探测系统。

背景技术

单光子探测可以检测到能量最小的光信号，在远距离激光测距、激光成像和量子通信等领域有非常重要的应用。雪崩概率作为目前的硅APD单光子探测器的探测效率的决定因素之一，可以采用提高偏置高压的方式来提高雪崩概率，进而提高探测效率，但同时也会提高暗计数。暗计数是指在没有外部光子进入情况下，雪崩二极管由于热激发载流子引发的雪崩从而产生的光子误判计数。在现有应用中，常采用增大单光子探测器的探测面积的方式来提高收集光子的效率，从而降低光路的耦合难度,但是较大探测面积的会导致较高的暗计数，不利于提高单光子探测效率。

，硅APD单光子探测器在卫星和地面光传输的应用中暗计数会由于辐照损伤而持续增加,其暗计数增长速率约50cps/天,这无法满足空间量子通信对单光子探测器暗计数的要求。

因此，有待对现有技术的不足进行改进，提出一种硅APD单光子探测系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决单光子探测器中暗计数问题，提出了一种硅APD单光子探测系统。

本实用新型方法通过下述技术方案实现的：

一种硅APD单光子探测系统，包括激光器、Si-APD单光子探测器组、继电器、温度高压遥测模块、温度高压调制模块和单片机；

所述Si-APD单光子探测器组至少包括N(N2)个Si-APD单光子探测器；

所述激光器用于产生光子信号，并通过光信号驱动所述Si-APD单光子探测器组，所述Si-APD单光子探测器组通过所述继电器与所述单片机相连，所述Si-APD单光子探测器组的输出引脚与所述温度高压遥测模块的输入引脚相连，所述温度高压遥测模块的输出引脚接入所述单片机的输入引脚连接，所述单片机的输出引脚与所述温度高压调制模块的输入引脚相连，所述温度高压调制模块的输出引脚与所述Si-APD单光子探测器组的输入引脚相连；

所述温度高压遥测模块用于采集Si-APD单光子探测器组的温度数据并将采集到的温度数据传入到单片机，所述单片机判断接收到的温度数据并根据判断结果控制所述温度高压调制模块对Si-APD单光子探测器进行温度调节。

优选地，所述Si-APD单光子探测器组至少包括N(N2)个Si-APD单光子探测器进一步地，所述Si-APD单光子探测器组接收激光器发出的光信号，所述Si-APD单光子探测器组采用FC光纤接口进行光信号接收，并通过一个透镜将FC光纤接口射出的光聚焦到Si-APD的光敏感区。

进一步地，所述继电器通过脉冲信号控制N个Si-APD单光子探测器进行盖革模式和线性模式两种工作模式的切换。

进一步地，所述继电器的切换时间范围为1ms～3ms。

进一步地，当Si-APD单光子探测器的工作模式为线性模式时，所述Si-APD单光子探测器将光信号转换为电信号后通过数模转换器输入单片机。

进一步地，所述数模转换器采用模拟数字转换器。