1.一种多参数配置的单光子计数系统,其特征是:它由1×2电控光学开关 (1)、第一传输光纤(2)、第二传输光纤(3)、光纤分束器(4)、第三传输光纤(5)、第四传输光纤(6)、光纤合束器(7)、第一单光子探测器(8)、第一读出电路(9)、第二单光子探测器(10)、第二读出电路(11)、二输入逻辑与门(12)、二输入逻辑或门(13)、模式切换及信号处理模块(14)组成;
所述系统工作时所探测的光信号被耦合进入1×2电控光学开关 (1)的A端口,1×2电控光学开关 (1)在外部电控下将输入的光信号导向B端口或者C端口,从1×2电控光学开关 (1)的B端口输出的光信号经过第一传输光纤(2)进入光纤分束器(4)并被分成功率相同的两部分信号输入第三传输光纤(5)以及第四传输光纤(6),从1×2电控光学开关 (1)的C端口输出的光信号经过第二传输光纤(3)输入光纤合束器(7),在第三传输光纤(5)中传输的光信号被耦合进入第一单光子探测器(8),第一单光子探测器(8)将第三传输光纤(5)中传输的光信号转换为电脉冲信号并输入第一读出电路(9),第一读出电路(9)将第一单光子探测器(8)输出的脉冲电信号整形为标准TTL信号并输出,第二传输光纤(3)和第四传输光纤(6)传输的光信号经过光纤合束器(7)混合输出并耦合至第二单光子探测器(10),第二单光子探测器(10)将光纤合束器(7)输出的光信号转换为电脉冲信号并输入第二读出电路(11),第二读出电路(11)将第二单光子探测器(10)输出的脉冲电信号整形为标准TTL信号并输出,第一读出电路(9)以及第二读出电路(11)的输出连接至二输入逻辑与门(12)以及二输入逻辑或门(13)的输入,第一读出电路(9)、第二读出电路(11)、二输入逻辑与门(12)以及二输入逻辑或门(13)的输出至模式切换及信号处理模块(14),模式切换及信号处理模块(14)通过控制1×2电控光学开关 (1)以及选择第一读出电路(9)、第二读出电路(11)、二输入逻辑与门(12)以及二输入逻辑或门(13)的输出来切换系统的工作模式以增强其性能参数。
2.根据权利要求1所述的多参数配置的单光子计数系统,其特征是:系统工作于三种不同的工作模式,分别是:高精度,低时间抖动模式;低噪声模式以及高灵敏度,高光子计数模式。
3.根据权利要求1所述的多参数配置的单光子计数系统,其特征是:当单光子计数系统需要工作于高精度,低时间抖动模式时,模式切换及信号处理模块(14)输出电控信号使得输入1×2电控光学开关 (1)的光信号导入其C端口,并且经过第二传输光纤(3)以及光纤合束器(7)入射至第二单光子探测器(10),此时第二读出电路(11)的输出被用于光子计数以及时间相关计数测量;当单光子计数系统需要工作于高灵敏度,高光子计数模式时,模式切换及信号处理模块(14)输出电控信号使得输入1×2电控光学开关 (1)的光信号导入其B端口,并经过第一传输光纤(2)进入光纤分束器(4)并被分成功率相同的两部分光信号,这两部分光信号分别通过第三传输光纤(5),以及第四传输光纤(6)和光纤合束器(7),入射至第一单光子探测器(8)和第二单光子探测器(10),此时系统的光子计数率为第一读出电路(9)以及第二读出电路(11)的输出脉冲计数率之和,二输入逻辑或门(13)的输出则被用于时间相关计数测量;当单光子计数系统需要工作于低噪声模式时,模式切换及信号处理模块(14)输出电控信号使得输入1×2电控光学开关 (1)的光信号导入其B端口,并经过第一传输光纤(2)进入光纤分束器(4)并被分成功率相同的两部分光信号,这两部分光信号分别通过第三传输光纤(5),以及第四传输光纤(6)和光纤合束器(7),入射至第一单光子探测器(8)和第二单光子探测器(10),二输入逻辑与门(12)的输出会被用于光子计数以及时间相关计数测量。
4.根据权利要求1所述的多参数配置的单光子计数系统,其特征是:第一单光子探测器(8)和第二单光子探测器(10)是同样结构,大小和形状的单光子探测器,它们是基于硅(Silicon)、锗(Germanium)、铟镓砷(InGaAs)或者铟镓砷/磷化铟(InGaAs/InP)的半导体单光子雪崩二极管,以及基于超导纳米线的单光子探测器的任何一种。
5.根据权利要求1所述的多参数配置的单光子计数系统,其特征是:只有当第一读出电路(9)和第二读出电路(11)同时输出电脉冲时,二输入逻辑与门(12)输出电脉冲。
6.根据权利要求1所述的多参数配置的单光子计数系统,其特征是:当第一读出电路(9)和第二读出电路(11)中任何一个读出电路输出电脉冲时,二输入逻辑或门(13)输出电脉冲。