[发明专利]一种基于采样的可调频高速近红外单光子探测器

摘要

本发明涉及一种基于采用的可调频高速近红外单光子探测器。采用高速（500MHz以上）高精度（8bits以上）模拟数字转换器（ADC）来对雪崩光电二极管（APD）探测信号进行数字采样，并将采样时钟与APD门控信号同步，使得门控重复频率改变之后，ADC仍然能够对每个门控输出信号进行采样，并且通过高速FPGA进行后续处理，以获得实时结果。本发明不但实现高速的通信波段的单光子探测，而且其重复频率可以连续调节，能够更好的满足各种应用需求，促进高速单光子探测器的实用化、商业化。

主权项

1.一种基于采样的可调频高速近红外单光子探测器，采用高速高精度模拟数字转换器来对雪崩光电二极管探测信号进行数字采样，包括功率分束器、延时调节器、信号放大器、直流耦合器、温度控制盒、APD、ADC，其特征在于，将采样时钟与APD门控信号同步，使得门控重复频率改变之后，ADC仍然能够对每个门控输出信号进行采样，并且通过高速FPGA进行后续处理，以获得实时结果；具体实施如下：（1）、将外部输入电信号通过功率分束器分为两部分，一部分为APD门控信号，另一部分为采样时钟；（2）、门控信号连接到延时调节器，用于调节采样时钟与门控信号的相对延时；延时调节器通过程序控制延时芯片来实现；（3）、经过延时调节的APD门控信号将连接到信号放大器；信号放大器将APD门控信号电压峰值放大到需要的电压；（4）、直流耦合器将放大后的APD门控信号与直流偏压DC1进行耦合，得到带有直流偏压的APD门控信号；（5）、APD为雪崩光电二极管，单光子探测器中APD被放置在温度控制盒中，该温度控制盒实现温度的调节以及稳定控制；直流电压DC1、DC2均由220V交流电转换而成；（6）、外部输入光子通过光纤耦合到APD中，当光子处在APD门控信号以内时，在APD中激发出自由电子，并在反相偏压的作用下产生雪崩形成较大的宏观电流，最后被ADC所采集；ADC由高速高精度的模拟数字转换器构成；FPGA将分析处理ADC的采集结果，分析出探测到的光子的电信号并输出。