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专利号: 2019109466669
申请人: 桂林电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种多参数可配置的单光子计数系统。其特征是:它由1×2电控光学开光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电控光学开光1的输入端(A端口),1×2电控光学开光1在外部电控下将输入的光信号导向输出端(B或者C端口),从1×2电控光学开光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电控光学开光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电控光学开光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所述的多参数可配置的单光子计数系统,其特征是:系统可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所述的多参数可配置的单光子计数系统以及模式切换及信号处理模块14,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电控光学开光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电控光学开光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电控光学开光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所述的第一单光子探测器8和第二单光子探测器10。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,它们可以是基于硅(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的任何一种,也可以是基于超导纳米线的单光子探测器。

5.根据权利要求1所述的二输入逻辑与门12。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所述的二输入逻辑或门13。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。