快速主动淬灭主动恢复的单光子探测装置的制作方法

技术特征：
1.一种快速主动淬灭主动恢复的单光子探测装置，其特征在于，包括滤波器、spad单光子探测器、信号放大电路、高速比较电路、高速驱动器、射频变压器、电阻r2、电容c3和电容c4；所述滤波器的第一端用于连接输入电源，第二端通过电阻r2与spad单光子探测器的n极电连接，所述spad单光子探测器的n极还通过电容c3与信号放大电路的输入端电连接，所述信号放大电路的输出端通过电容c4与高速比较电路的输入端电连接，所述高速比较电路的输出端与高速驱动器的输入端电连接，所述高速驱动器的输出端与射频变压器的初级线圈电连接，所述spad单光子探测器的p极与射频变压器的次级线圈电连接；所述滤波器用于对输入电压进行滤波；所述信号放大电路用于在单光子探测器产生雪崩电流时对通过电容c3的信号进行反相放大；所述高速比较电路用于将信号放大电路输出的信号转化为对应的脉冲信号；所述高速驱动器用于将高速比较电路输出的脉冲信号转换为电压较高且驱动能力较强的大电压脉冲信号；所述射频变压器用于对高速驱动器输出的电压进行升压。2.根据权利要求1所述的快速主动淬灭主动恢复的单光子探测装置，其特征在于，所述滤波器包括电阻r1、电容c1和电容c2，所述电阻r1的第一端作为滤波器的第一端与直流高压电源的输出端电连接，所述电阻r1的第一端还通过电容c1接地；所述电阻r1的第二端作为滤波器的第二端与电阻r2电连接，所述电阻r1的第二端还通过电容c2接地。3.根据权利要求2所述的快速主动淬灭主动恢复的单光子探测装置，其特征在于，所述电容c1、电容c2和电容c3的耐压值大于或等于spad单光子探测器的击穿电压的1.5倍。4.根据权利要求1所述的快速主动淬灭主动恢复的单光子探测装置，其特征在于，所述信号放大电路包括运算放大器u1、电阻r3和电阻r4；所述运算放大器u1的同相输入端接地，反相输入端与电阻r3的第二端电连接，所述电阻r3的第一端作为信号放大电路的输入端与电容c3电连接，所述运算放大器u1的反相输入端还通过电阻r4与其输出端电连接，所述运算放大器u1的输出端作为信号放大电路的输出端与电容c4电连接。所述运算放大器u1的电源正端连接正供电电压vcc，电源负端连接负供电电压vss。5.根据权利要求4所述的快速主动淬灭主动恢复的单光子探测装置，其特征在于，通过调节电阻r4与r3的比值调节对spad单光子探测器的雪崩信号的检测灵敏度。6.根据权利要求1所述的快速主动淬灭主动恢复的单光子探测装置，其特征在于，所述高速比较电路包括比较器u2和电阻r5，所述比较器u2的同相输入端作为高速比较电路的输入端与电容c4电连接，所述比较器u2的同相输入端还通过电阻r5接地，所述比较器u2的反相输入端连接参考电压v
ref
，所述比较器u2的输出端作为高速比较电路的输出端与高速驱动器的输入端电连接。7.根据权利要求6所述的快速主动淬灭主动恢复的单光子探测装置，其特征在于，所述参考电压v
ref
比spad单光子探测器未产生雪崩电流时比较器u2的同相输入端的电压高，比spad单光子探测器产生雪崩电流时比较器u2的同相输入端的电压低。8.根据权利要求1所述的快速主动淬灭主动恢复的单光子探测装置，其特征在于，所述射频变压器的输入绕组的第一端与高速驱动器的输出端电连接，所述射频变压器的输出绕组的第一端与spad单光子探测器的p极电连接，所述射频变压器的输出绕组的第一端还通过电阻r6与其输出绕组的第二端电连接，所述射频变压器的输入绕组的第二端和输出绕组的第二端均接地。
9.根据权利要求1所述的快速主动淬灭主动恢复的单光子探测装置，其特征在于，所述射频变压器的输入绕组的第一端与高速驱动器的输出端电连接，所述射频变压器的输入绕组的第一端还与其输出绕组的第二端电连接，所述射频变压器的输入绕组的第二端接地；所述射频变压器的输出绕组的第一端与spad单光子探测器的p极电连接，所述射频变压器的输出绕组的第一端还通过电阻r6与其输出绕组的第二端电连接。10.根据权利要求1所述的快速主动淬灭主动恢复的单光子探测装置，其特征在于，所述输入电源为直流高压电源，所述直流高压电源产生的电压通过滤波器和取样电阻r2后在spad单光子探测器的n极产生的偏置高压v
p
高于spad单光子探测器的击穿电压v
br
。

技术总结
本发明涉及一种快速主动淬灭主动恢复的单光子探测装置，包括滤波器、SPAD单光子探测器、信号放大电路、高速比较电路、高速驱动器和射频变压器；所述SPAD单光子探测器的N极通过信号放大电路、高速比较电路和高速驱动器与射频变压器的初级线圈电连接，所述SPAD单光子探测器的P极与射频变压器的次级线圈电连接。本发明通过信号放大电路、高速比较电路、高速驱动器和射频变压器提供淬灭过偏压，可提供的淬灭电压较大，能有效降低单光子探测装置的暗计数，淬灭及恢复时间短，有利于探测效率的提高及降低探测死时间；电路简单，易于商业化应用。易于商业化应用。易于商业化应用。


技术研发人员：马华平 唐遵烈 郭安然 黄建 邓光平
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第四十四研究所
技术研发日：2021.12.14
技术公布日：2022/3/18