CN106197692A - 一种单光子探测器的测试装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单光子探测器的测试装置，包括主控电路、窄脉冲光源、上位机；主控电路产生发送给待测单光子探测器的门控触发信号及发给窄脉冲光源的随机光源触发信号，并对收到的待测单光子探测器的探测器计数信号进行处理，得到有效光计数及无效计数：暗计数、后脉冲；窄脉冲光源接收随机光源触发信号，产生光脉冲，使每脉冲平均光子数达到单光子水平的设定值，将随机光脉冲接到待测单光子探测器的光输入端口；上位机与主控电路相连。本发明还公开了使用该单光子探测器的测试装置进行测试的方法。本发明的优点在于：只需进行简单的设置，便能自动完成整个测试过程，能够在几分钟内完成对待测单光子探测器多个性能参数的测试，非常高效便捷。

Description

一种单光子探测器的测试装置及其测试方法

技术领域

本发明属于单光子探测和量子保密通信领域，具体涉及一种单光子探测器的测试装置及其测试方法。

背景技术

量子保密通信是量子通信技术在密码通信方面的重要应用，它通过传输单光子或者纠缠光子，实现量子状态的传递，从而完成通信。目前，基于单光子实现的量子通信技术，通常被称为量子密钥分发(QKD)技术，已经日臻成熟。该技术基于“海森堡测不准原理”和“量子不可复制原理”，使用每比特单光子传输随机数，由此发送端和接收端能够产生并共享随机数密钥。原理上，对QKD过程的任何窃听都必然会被发现。因此，QKD过程所产生的密钥具有理论上的无条件安全性。

单光子探测技术可以广泛应用于量子密钥分发(QKD)、光纤通信、光纤传感等领域。目前，光通信波段的近红外单光子探测器主要以基于InGaAs/InP材料的雪崩光电二极管(APD)为探测元件。采用高于雪崩电压的偏置电压，使APD工作在“盖革”模式，这样即使是单个光子到达探测器，也能以一定概率触发APD的“自持雪崩”，产生较大的雪崩电流，该雪崩电流容易被后续电路所检测到，从而实现对单光子信号的探测。为了保证探测器对单光子信号的连续探测，必须在雪崩发生后、下一光子到达前淬灭该雪崩过程。通常采用门控模式淬灭雪崩过程，通过同步光子的到达时间，并仅在光子到达时刻提升APD偏置电压的方式，这样既能提升探测速率，又能降低暗计数概率。

为了保证实际QKD过程所产生的密钥的安全性，通常对接收方的多台探测器之间的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽等性能参数的匹配有严格的要求。然而目前还缺少一种准确、高效、标准化、针对量子保密通信的单光子探测器的测试方法，各个厂商所提供的单光子探测器各参数的测试条件也很不一样，很不利于单光子探测器的批量检测、故障诊断以及QKD过程的整体性能估计等。比如，瑞士ID Quantique公司的ID201红外单光子探测器手册中给出的噪声指标(暗计数+后脉冲)是在2.5ns门宽、100kHz触发频率、无死时间的条件下测得的，单位为/ns，而QKD过程关心的是每门探测到的噪声概率，并且是在几十MHz甚至更高的触发频率、死时间为若干us的条件下；同样的，美国Princeton Lightwave公司的PGA-600单光子探测器也只给出了500kHz触发频率、无死时间条件下的后脉冲概率。因此，针对QKD过程所关心的一些性能参数，必须自行对单光子探测器进行测试。

现有技术中，对暗计数概率的测试基本上没有问题，都是测试没有光的时候的计数，再扣除死时间的影响，最终得到单位时间内(每门或每秒)的暗计数概率。

对于探测效率，现有技术中常用的测试方法是，测试单光子条件下(比如平均0.1光子/脉冲)的计数，再扣除暗计数、死时间以及多光子分布的影响后，得到探测效率。但是，这种方法没有扣除后脉冲的影响，也没有考虑高计数率下可能带来的其它负作用，例如，在高重复频率下，电路的噪声可能会急剧增加。

对于后脉冲，由于它是由其它雪崩产生的，所以通常将其同探测效率同时测得，才比较准确。现有技术中，一种方法是在死时间内专门开一个门来测试雪崩过后不同时刻的后脉冲概率，然后再积分得到总的概率；由于后脉冲计数都很小，此种方法测得的误差会很大。还有一种方法是采用光脉冲的频率小于探测器门触发的频率，然后再经过符合、反符合分别得到探测效率和噪声；但这种方法将发光时检测到的雪崩都算作光子计数，不是很准确，未扣除暗计数的影响。

综上，现有技术中，缺少一种准确、高效、标准化、针对量子保密通信的单光子探测器的测试方法，且对探测效率、后脉冲的测试方法存在较大误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够实现对单光子探测器的暗计数概率、探测效率、后脉冲概率、有效门宽等主要参数进行准确的自动化测试的单光子探测器的测试装置及其测试方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种单光子探测器的测试装置，包括：主控电路、窄脉冲光源、上位机；

所述主控电路产生门控触发信号以及随机光源触发信号，门控触发信号以及随机光源触发信号所对应的时钟信号同源，门控触发信号发送给待测单光子探测器，随机光源触发信号发给窄脉冲光源，主控电路对收到的待测单光子探测器的探测器计数信号进行处理，得到待测单光子探测器的有效光计数以及无效计数：暗计数、后脉冲；

所述窄脉冲光源接收主控电路输出的随机光源触发信号，产生光脉冲，使每脉冲平均光子数达到单光子水平的设定值，然后将随机光脉冲接到待测单光子探测器的光输入端口；

上位机与主控电路相连，用于设置测试参数、下发测试指令、读取测试数据，并对测试数据进行分析处理，获得包括暗计数概率、探测效率、后脉冲概率、有效门宽参数的测试结果。

通常窄脉冲光源内部集成有光强控制装置，例如光衰减器，如果通过控制窄脉冲光源内部的光强控制装置能够使测试装置的输出光强与每脉冲平均光子数的设定值相对应，则不需要另加光衰减器，否则可以在窄脉冲光源后连接光衰减器，通过控制光衰减器，使每脉冲平均光子数达到单光子水平的设定值。

具体的，所述主控电路包括系统时钟、伪随机数发生器、光源触发信号驱动模块、门控延时模块、门控触发信号驱动模块、符合延时模块、符合计数模块、反符合计数模块；

系统时钟产生测试时用的两路时钟信号，一路发送给门控延时模块，一路发送给伪随机数发生器，两路时钟信号同源；

门控延时模块根据设定的门控延时值对时钟信号进行相应的延时，将延时后的时钟信号发送给门控触发信号驱动模块；

门控触发信号驱动模块根据所收到的时钟信号，产生相应时刻的门控触发信号，并将其发送给待测单光子探测器；

伪随机数发生器根据所收到的时钟信号及设定的触发密度，在相应时刻生成伪随机数，并将其发送给光源触发信号驱动、符合延时模块；光源触发信号驱动模块依照规则向窄脉冲光源发送光源触发信号；

符合延时模块根据设定的符合延时值对伪随机数进行相应的延时，将延时后的伪随机数发送给符合计数、反符合计数模块；

符合计数模块对收到的待测单光子探测器的探测器计数信号和伪随机数进行符合计数，得到待测单光子探测器的有效光计数；

反符合计数模块对收到的待测单光子探测器的探测器计数信号和伪随机数进行反符合计数，得到待测单光子探测器的无效计数：暗计数、后脉冲。

作为更具体的技术方案，所述伪随机数发生器产生的为二进制伪随机数，设定的触发密度是指所产生的二进制伪随机数中1或0所占的百分比，当二进制伪随机数为1时，光源触发信号驱动模块向窄脉冲光源发送光源触发信号，当二进制伪随机数为0时不发送。

本发明还提供一种使用上述的单光子探测器的测试装置的测试方法，具体包括如下步骤：

步骤1、单光子探测器测试装置初始化，包括以下内容：

(1)建立上位机和主控电路之间的数据连接；

(2)设置测试参数，包括每脉冲平均光子数、测试频率、死时间周期数和触发密度；每脉冲平均光子数的设置应符合单光子探测器的实际使用条件，测试频率和死时间周期数根据实际需求进行设置，触发密度为伪随机数发生器所产生的二进制伪随机数中1或0所占的百分比；

(3)使测试装置的输出光强与每脉冲平均光子数的设定值相对应；若对输出光强和光强控制装置(例如光衰减器)已进行过标定，则通过查表便快速得到与输出光强目标值对应的光强调节值(例如衰减值)，然后对光强控制装置进行相应设置；若未进行过标定，则将测试装置的输出光纤连接至光功率计，观察输出光强，调节光强控制装置，直到输出光强为与每脉冲平均光子数的设定值相对应；

步骤2、完成待测单光子探测器和测试装置的线缆连接，将测试装置的随机光脉冲输出光纤连接至待测单光子探测器的光输入端口，将测试装置的门控触发信号输出电缆连接至待测单光子探测器的门控触发信号输入端口，将待测单光子探测器的探测器计数信号输出电缆连接至测试装置的探测器计数信号输入端口；

步骤3、调节测试装置的门控延时值，使待测单光子探测器的符合计数与反符合计数的和达到最大值；

步骤4、调节测试装置的符合延时值，使测试装置得到的符合计数率和反符合计数率的比值达到最大；

步骤5、设置延时扫描参数，包括起始时间、终止时间和扫描步长；

步骤6、对待测单光子探测器进行性能的完整测试，获得包括暗计数概率、探测效率、后脉冲概率、有效门宽在内的性能参数。

具体的，所述步骤6的完整测试主要包含三个阶段：

(1)测量每门的暗计数概率：

测试装置关闭光脉冲输出，仅输出门控触发信号，则探测器计数均为暗计数，根据反符合计数模块的值测得平均每秒的暗计数；

由测得的暗计数，结合测试频率、死时间，根据概率论算法得到待测探测器的每门的暗计数概率；

(2)进行延时扫描：

测试装置输出随机光脉冲和延时可调的周期门控触发信号；

按照所设置的延时扫描起止范围，测试装置按照扫描步长，从起始时间到终止时间自动调节门控触发信号相对光源触发信号的延时值，使探测器内部的门控信号和光脉冲信号的相对时间位置从分离到对准再到分离；

测试装置每设置一个相对延时值，就统计一次待测探测器在当前条件下的符合计数率，延时扫描结束后获得符合计数最大的相对延时位置，即探测效率峰值位置，此时，测量装置自动将门控信号延时值设为与该峰值位置相应的延时值；

(3)测量有效门宽和每ns暗计数概率：

延时扫描结束后，即根据不同延时下的符合计数率画出符合计数率扫描曲线；

根据符合计数率扫描曲线，得到有效门宽，即曲线的半高全宽；再根据有效门宽和每门的暗计数概率，计算得到每ns暗计数概率；

(4)测量探测效率、后脉冲概率：

探测器计数包括有效光计数、暗计数、后脉冲，根据符合计数模块的值测得平均每秒的有效光计数，根据反符合计数模块的值测得平均每秒的无效计数，包括暗计数和后脉冲；

在探测效率峰值位置，由测得的有效光计数和无效计数，结合测试频率、死时间、触发密度、每脉冲平均光子数，根据概率论算法得到待测探测器的探测效率；

由测得的有效光计数和无效计数，结合每门的暗计数概率、测试频率、死时间、触发密度，根据概率论算法得到待测探测器的后脉冲概率。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1.测试装置只需进行简单的设置，便能自动完成整个测试过程，能够在几分钟内完成对待测单光子探测器多个性能参数的测试，非常高效便捷；

2.通过引入伪随机数发生器，模拟实际量子保密通信中单光子探测器接收量子光信号并进行探测的场景(实际情况下，光信号是随机到达探测器的)，并利用符合计数、反符合计数、概率论算法等，能够实现对单光子探测器的暗计数概率、探测效率、后脉冲概率、有效门宽等主要参数的自动化测试；

3.充分考虑了暗计数、后脉冲对测试结果的影响，通过符合计数和反符合计数，将有效光计数和暗计数、后脉冲等无效计数区分开，使得对暗计数概率、探测效率、后脉冲概率等参数的测试更准确；

4.主控电路能够输出频率可调、延时可调的探测器门控触发信号，能够对不同工作频率的探测器进行延时扫描、有效门宽等测试；

5.触发密度可调整，能够模拟不同的探测器应用场景；

6.通过调节符合延时值，使测试装置得到的有效光计数率/无效计数率达到最大值，从而实现计数的正确符合。

附图说明

图1是本发明单光子探测器测试装置的系统原理图；

图2是单光子探测器测试装置使用连接示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本发明提出一种单光子探测器的测试装置及其测试方法，能够实现对单光子探测器的暗计数概率、探测效率、后脉冲概率、有效门宽等主要参数的自动化测试。

如图1所示，为本发明的单光子探测器测试装置的系统原理图。该单光子探测器测试装置主要包括三个部分：主控电路、窄脉冲光源、上位机(测试软件)。

主控电路主要由系统时钟、伪随机数发生器、光源触发信号驱动、门控延时、门控触发信号驱动、符合延时、符合计数、反符合计数等模块组成。系统时钟产生测试时用的两路时钟信号，一路发送给门控延时模块，一路发送给伪随机数发生器，两路时钟信号同源；门控延时模块根据设定的门控延时值对时钟信号进行相应的延时，将延时后的时钟信号发送给门控触发信号驱动模块；门控触发信号驱动模块根据所收到的时钟信号，产生相应时刻的门控触发信号，并将其发送给待测单光子探测器；伪随机数发生器根据所收到的时钟信号及设定的触发密度(所产生的二进制伪随机数中1或0所占的百分比)，在相应时刻生成二进制伪随机数，并将其发送给光源触发信号驱动、符合延时模块；当二进制伪随机数为1时，光源触发信号驱动模块向窄脉冲光源发送光源触发信号，当二进制伪随机数为0时不发送；符合延时模块根据设定的符合延时值对二进制伪随机数进行相应的延时，将延时后的二进制伪随机数发送给符合计数、反符合计数模块；符合计数模块对收到的待测单光子探测器的探测器计数信号和二进制伪随机数进行符合计数，得到待测单光子探测器的有效光计数；反符合计数模块对收到的待测单光子探测器的探测器计数信号和二进制伪随机数进行反符合计数，得到待测单光子探测器的暗计数、后脉冲等无效计数。

窄脉冲光源接收主控电路输出的随机光源触发信号，产生ps量级宽度的光脉冲，并通过内部集成的光强控制装置或者另外的光衰减器，使每脉冲平均光子数达到单光子水平的设定值，将随机光脉冲接到待测单光子探测器的光输入端口；例如，若每脉冲平均光子数的设定值为0.1，则需调节光强控制装置，使随机光脉冲衰减成平均0.1光子/脉冲的强度后，接到待测单光子探测器的光输入端口。

通常窄脉冲光源内部集成有光强控制装置，例如光衰减器，如果通过控制窄脉冲光源内部的光强控制装置能够使测试装置的输出光强与每脉冲平均光子数的设定值相对应，则不需要另加光衰减器，否则需要在窄脉冲光源后连接光衰减器，通过控制光衰减器，使每脉冲平均光子数达到单光子水平的设定值。

上位机(测试软件)与主控电路相连，主要用于设置测试参数、下发测试指令、读取测试数据等，并对测试数据进行分析处理，获得包括暗计数概率、探测效率、后脉冲概率、有效门宽等主要参数的测试结果。

本发明还提出一种单光子探测器的测试方法，使用上述单光子探测器测试装置实现，具体包括如下步骤：

步骤1、单光子探测器测试装置初始化，包括以下内容：

(1)建立上位机(测试软件)和主控电路之间的数据连接。

(2)设置测试参数，包括每脉冲平均光子数、测试频率、死时间周期数和触发密度。

每脉冲平均光子数的设置应符合单光子探测器的实际使用条件，例如设置为0.1；测试频率和死时间周期数根据实际需求进行设置，例如测试频率设置为40MHz，死时间周期数设置为200(以40MHz系统为例，每个周期为25ns，死时间200个周期相当于死时间为5us)；触发密度为伪随机数发生器所产生的二进制伪随机数中1或0所占的百分比，例如设置为50％。

(3)使测试装置的输出光强与每脉冲平均光子数的设定值相对应。

以测试频率40MHz、触发密度50％、每脉冲平均光子数0.1为例，若窄脉冲光源的出射波长为1550nm，则波长为1550nm的单个光子的能量为1.28×10^-19J，则测试装置输出光强的目标值为1.28×10^-19×0.1×40×10⁶×0.5＝25.6×10^-5nW。

若对输出光强和光强控制装置(例如光衰减器)已进行过标定，则通过查表便可快速得到与输出光强目标值对应的光强调节值(例如衰减值)，对光强控制装置进行相应设置即可。

若未进行过标定，则将测试装置的输出光纤连接至光功率计，观察输出光强，调节光强控制装置，直到输出光强为25.6×10^-5nW，即0.1光子/脉冲。具体地，以窄脉冲光源出口处连接有光衰减器为例，先将窄脉冲光源的输出光强调节为25.6nW，再控制光衰减器衰减50dB。

步骤2、完成待测单光子探测器和测试装置的线缆连接。

如图2所示，将测试装置的随机光脉冲输出光纤连接至待测单光子探测器的光输入端口；将测试装置的门控触发信号输出电缆连接至待测单光子探测器的门控触发信号输入端口；将待测单光子探测器的探测器计数信号输出电缆连接至测试装置的探测器计数信号输入端口。

步骤3、调节测试装置的门控延时值，使待测单光子探测器的计数率达到最大值。

门控延时值为门控触发信号相对光源触发信号的输出延时值，通过调节该延时值，可实现待测单光子探测器内部的门控信号和光脉冲的对准，使探测器的计数率达到最大值，此处指使探测器的符合计数与反符合计数的和达到最大。

步骤4、调节测试装置的符合延时值，使测试装置得到的符合计数率和反符合计数率的比值达到最大。

符合计数反映的是待测单光子探测器的有效光计数，反符合计数反映的是待测单光子探测器的暗计数、后脉冲等的无效计数；通过调节符合延时值，使测试装置得到的有效光计数率/无效计数率达到最大值，即实现计数的正确符合。

步骤5、设置延时扫描参数，包括起始时间、终止时间和扫描步长。

以当前的门控延时值为中心，设置延时扫描的起止范围。例如，若当前的门控延时值为10ns，减1ns，设置为延时扫描的起始时间，即9ns；加1ns，设置为延时扫描的终止时间，即11ns；设置扫描步长的值为0.02ns。具体的延时扫描的起止范围，可根据测试的实际情况确定。

步骤6、对待测单光子探测器进行性能的完整测试，获得包括暗计数概率、探测效率、后脉冲概率、有效门宽在内的性能参数，完整测试主要包含三个阶段：

(1)测量每门的暗计数概率。

伪随机数发生器产生全0的信号，即测试装置关闭光脉冲输出，仅输出门控触发信号，则探测器计数均为暗计数。根据反符合计数模块的值测得平均每秒的暗计数。

由测得的暗计数，结合测试频率、死时间，根据概率论算法可得到待测探测器的每门的暗计数概率。

(2)进行延时扫描。

伪随机数发生器根据设定的触发密度生成二进制伪随机数(0或1)，测试装置输出随机光脉冲和延时可调的周期门控触发信号。

按照所设置的延时扫描起止范围，测试装置按照扫描步长，从起始时间到终止时间自动调节门控触发信号相对光源触发信号的延时值，使探测器内部的门控信号和光脉冲信号的相对时间位置从分离到对准再到分离。

测试装置每设置一个相对延时值，就统计一次待测探测器在当前条件下的计数率(此处指符合计数模块测得的值)，延时扫描结束后可获得符合计数最大的相对延时位置，即探测效率峰值位置。此时，测量装置自动将门控信号延时值设为与该峰值位置相应的延时值。

(3)测量有效门宽和每ns暗计数概率。

延时扫描结束后，即可根据不同延时下的符合计数率画出符合计数率扫描曲线。

根据符合计数率扫描曲线，可得到有效门宽，即曲线的半高全宽；再根据有效门宽和每门的暗计数概率，计算得到每ns暗计数概率。

(4)测量探测效率、后脉冲概率。

探测器计数包括有效光计数、暗计数、后脉冲。根据符合计数模块的值测得平均每秒的有效光计数，根据反符合计数模块的值测得平均每秒的无效计数，包括暗计数和后脉冲。

在探测效率峰值位置，由测得的有效光计数和无效计数，结合测试频率、死时间、触发密度、每脉冲平均光子数，根据概率论算法可得到待测探测器的探测效率。

由测得的有效光计数和无效计数，结合每门的暗计数概率、测试频率、死时间、触发密度，根据概率论算法可得到待测探测器的后脉冲概率。

上述完整测试过程由测试装置的上位机(测试软件)控制测试装置自动完成，可以在几分钟内完成对待测单光子探测器多个性能参数的测试，非常高效便捷。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种单光子探测器的测试装置，其特征在于：包括：主控电路、窄脉冲光源、上位机；

所述主控电路产生门控触发信号以及随机光源触发信号，门控触发信号以及随机光源触发信号所对应的时钟信号同源，门控触发信号发送给待测单光子探测器，随机光源触发信号发给窄脉冲光源，主控电路对收到的待测单光子探测器的探测器计数信号进行处理，得到待测单光子探测器的有效光计数以及无效计数：暗计数、后脉冲；

所述窄脉冲光源接收主控电路输出的随机光源触发信号，产生光脉冲，使每脉冲平均光子数达到单光子水平的设定值，然后将随机光脉冲接到待测单光子探测器的光输入端口；

上位机与主控电路相连，用于设置测试参数、下发测试指令、读取测试数据，并对测试数据进行分析处理，获得包括暗计数概率、探测效率、后脉冲概率、有效门宽参数的测试结果。

2.如权利要求1所述的一种单光子探测器的测试装置，其特征在于：通过所述窄脉冲光源内的光强控制装置，使每脉冲平均光子数达到单光子水平的设定值。

3.如权利要求1所述的一种单光子探测器的测试装置，其特征在于：所述单光子探测器的测试装置还包括连接在窄脉冲光源出口的光衰减器，通过控制光衰减器，使每脉冲平均光子数达到单光子水平的设定值。

4.如权利要求1所述的一种单光子探测器的测试装置，其特征在于：所述主控电路包括系统时钟、伪随机数发生器、光源触发信号驱动模块、门控延时模块、门控触发信号驱动模块、符合延时模块、符合计数模块、反符合计数模块；

系统时钟产生测试时用的两路时钟信号，一路发送给门控延时模块，一路发送给伪随机数发生器，两路时钟信号同源；

门控延时模块根据设定的门控延时值对时钟信号进行相应的延时，将延时后的时钟信号发送给门控触发信号驱动模块；

门控触发信号驱动模块根据所收到的时钟信号，产生相应时刻的门控触发信号，并将其发送给待测单光子探测器；

伪随机数发生器根据所收到的时钟信号及设定的触发密度，在相应时刻生成伪随机数，并将其发送给光源触发信号驱动、符合延时模块；光源触发信号驱动模块依照规则向窄脉冲光源发送光源触发信号；

符合延时模块根据设定的符合延时值对伪随机数进行相应的延时，将延时后的伪随机数发送给符合计数、反符合计数模块；

符合计数模块对收到的待测单光子探测器的探测器计数信号和伪随机数进行符合计数，得到待测单光子探测器的有效光计数；

反符合计数模块对收到的待测单光子探测器的探测器计数信号和伪随机数进行反符合计数，得到待测单光子探测器的无效计数：暗计数、后脉冲。

5.根据权利要求4所述的一种单光子探测器的测试装置，其特征在于，所述伪随机数发生器产生的为二进制伪随机数，设定的触发密度是指所产生的二进制伪随机数中1或0所占的百分比，当二进制伪随机数为1时，光源触发信号驱动模块向窄脉冲光源发送光源触发信号，当二进制伪随机数为0时不发送。

6.一种使用权利要求1至5任一项所述的单光子探测器的测试装置的测试方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1、单光子探测器测试装置初始化，包括以下内容：

(1)建立上位机和主控电路之间的数据连接；

(2)设置测试参数，包括每脉冲平均光子数、测试频率、死时间周期数和触发密度；

(3)使测试装置的输出光强与每脉冲平均光子数的设定值相对应；

步骤2、完成待测单光子探测器和测试装置的线缆连接，将测试装置的随机光脉冲输出光纤连接至待测单光子探测器的光输入端口，将测试装置的门控触发信号输出电缆连接至待测单光子探测器的门控触发信号输入端口，将待测单光子探测器的探测器计数信号输出电缆连接至测试装置的探测器计数信号输入端口；

步骤3、调节测试装置的门控延时值，使待测单光子探测器的符合计数与反符合计数的和达到最大值；

步骤4、调节测试装置的符合延时值，使测试装置得到的符合计数率和反符合计数率的比值达到最大；

步骤5、设置延时扫描参数，包括起始时间、终止时间和扫描步长；

步骤6、对待测单光子探测器进行性能的完整测试，获得包括暗计数概率、探测效率、后脉冲概率、有效门宽在内的性能参数。

7.如权利要求6所述的使用单光子探测器的测试装置的测试方法，其特征在于：所述步骤6的完整测试主要包含三个阶段：

(1)测量每门的暗计数概率：

测试装置关闭光脉冲输出，仅输出门控触发信号，则探测器计数均为暗计数，根据反符合计数模块的值测得平均每秒的暗计数；

由测得的暗计数，结合测试频率、死时间，根据概率论算法得到待测探测器的每门的暗计数概率；

(2)进行延时扫描：

测试装置输出随机光脉冲和延时可调的周期门控触发信号；

按照所设置的延时扫描起止范围，测试装置按照扫描步长，从起始时间到终止时间自动调节门控触发信号相对光源触发信号的延时值，使探测器内部的门控信号和光脉冲信号的相对时间位置从分离到对准再到分离；

测试装置每设置一个相对延时值，就统计一次待测探测器在当前条件下的符合计数率，延时扫描结束后获得符合计数最大的相对延时位置，即探测效率峰值位置，此时，测量装置自动将门控信号延时值设为与该峰值位置相应的延时值；

(3)测量有效门宽和每ns暗计数概率：

延时扫描结束后，即根据不同延时下的符合计数率画出符合计数率扫描曲线；

根据符合计数率扫描曲线，得到有效门宽，即曲线的半高全宽；再根据有效门宽和每门的暗计数概率，计算得到每ns暗计数概率；

(4)测量探测效率、后脉冲概率：

探测器计数包括有效光计数、暗计数、后脉冲，根据符合计数模块的值测得平均每秒的有效光计数，根据反符合计数模块的值测得平均每秒的无效计数，包括暗计数和后脉冲；

在探测效率峰值位置，由测得的有效光计数和无效计数，结合测试频率、死时间、触发密度、每脉冲平均光子数，根据概率论算法得到待测探测器的探测效率；

由测得的有效光计数和无效计数，结合每门的暗计数概率、测试频率、死时间、触发密度，根据概率论算法得到待测探测器的后脉冲概率。