CN106940221A - 一种雪崩信号甄别方法和装置、红外单光子探测器 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种雪崩信号甄别方法和装置、红外单光子探测器，所述雪崩信号甄别方法通过对滤波器输出的滤波后的雪崩信号进行宽度甄别，预设脉冲宽度阈值，通过比较，将小于或等于脉冲宽度阈值的信号保留，大于脉冲宽度阈值的信号剔除，在保持探测效率基本不变的情况下，极大地降低了后脉冲出现概率，从而获得具有极低后脉冲概率的高速红外单光子探测器。

Description

一种雪崩信号甄别方法和装置、红外单光子探测器

技术领域

本发明属于弱光检测技术领域，尤其涉及一种雪崩信号甄别方法和装置、红外单光子探测器。

背景技术

单光子探测器(SPD)是一种超低噪声器件，增强的灵敏度使其能够探测到光的最小能量量子——光子。单光子探测器可以对单个光子进行探测和计数，已经广泛应用于光谱测量、光学传感、生物检测、量子信息等各个领域。

在红外波段的单光子探测器中，铟镓砷/铟磷(InGaAs/InP)材料的雪崩光电二极管(APD)被广泛采用。为了获得较好的性能，降低噪声的影响，铟镓砷/铟磷材料的雪崩光电二极管多工作在门控模式(也称为盖革模式)下，即雪崩光电二极管两端的偏压除了直流偏置电压外，还有很窄的门脉冲。

但由于InGaAs/InP界面处的晶体结构缺陷，每次发生雪崩以后，前一次雪崩过程中载流子被缺陷或深能级俘获而无法迅速释放。当雪崩光电二极管两端加载下一次门脉冲时，上次俘获的载流子会以一定的概率再次引发雪崩而产生错误的输出，称为后脉冲效应。

后脉冲效应是限制高速单光子探测器工作速度的主要因素，因此，如何在不影响高速单光子探测器工作效率的情况下，降低高速单光子探测器的后脉冲效应，成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种雪崩信号甄别方法和装置、红外单光子探测器，以解决现有技术中高速单光子探测器后脉冲效应严重的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种雪崩信号甄别方法，用于采用正弦门控滤波方法的单光子探测器；

所述雪崩信号甄别方法包括：

获取经滤波后的雪崩信号；

预设脉冲宽度阈值；

判断所述雪崩信号的宽度是否小于或等于所述脉冲宽度阈值；

若是，则所述单光子探测器输出信号；

若否，则所述单光子探测器不输出信号。

优选地，所述判断所述雪崩信号的宽度是否小于等于所述脉冲宽度阈值，具体包括：

对所述雪崩信号进行标准阈值电平甄别，输出第一数字逻辑信号和第二数字逻辑信号，所述第一数字逻辑信号与所述第二数字逻辑信号的宽度相同、相位相反，其中，所述第一数字逻辑信号为具有第一宽度的正相数字逻辑信号；

对所述第一数字逻辑信号进行脉冲宽度整形，得到具有第二宽度的第三数字逻辑信号；

对所述第二数字逻辑信号进行脉冲宽度整形，得到具有第二宽度的第四数字逻辑信号；

对所述第四数字逻辑信号进行第一延时得到宽度为第三宽度的时钟信号；

根据所述第三数字逻辑信号、所述时钟信号输出中间信号；

对所述中间信号进行第二延时得到复位输入信号；

根据所述第三数字逻辑信号、所述时钟信号和所述复位输入信号输出所述单光子探测器的输出信号。

本发明还提供一种雪崩信号甄别装置，用于实现上面所述的雪崩信号甄别方法，所述雪崩信号甄别装置包括：

获取模块，用于获取经滤波后的雪崩信号；

预设模块，用于预设脉冲宽度阈值；

判断模块，用于判断所述雪崩信号的宽度是否小于或等于所述脉冲宽度阈值。

优选地，所述判断模块包括：比较器、第一脉冲宽度整形模块、第二脉冲宽度整形模块、第一可编程延时模块、第二可编程延时模块和D触发器；

所述比较器包括：输入端、阈值电平端、正输出端和负输出端，所述输入端接收所述雪崩信号，所述比较器用于对所述输入端的所述雪崩信号进行电平甄别，并输出第一数字逻辑信号和第二数字逻辑信号，所述第一数字逻辑信号与所述第二数字逻辑信号的宽度相同、相位相反，其中，所述第一数字逻辑信号为具有第一宽度的正相数字逻辑信号；

所述第一脉冲宽度整形模块与所述比较器的正输出端相连，用于对所述第一数字逻辑信号进行脉冲宽度整形，得到具有第二宽度的第三数字逻辑信号；

所述第二脉冲宽度整形模块的输入端与所述比较器的负输出端相连，用于对所述第二数字逻辑信号进行脉冲宽度整形，得到具有第二宽度的第四数字逻辑信号；

所述第一可编程延时模块与所述第二脉冲宽度整形模块的输出端相连，用于对所述第四数字逻辑信号进行第一延时得到宽度为第三宽度的时钟信号；

所述D触发器包括数据输入端、时钟输入端、复位输入端和输出端；所述数据输入端与所述第一脉冲宽度整形模块相连，接收所述第三数字逻辑信号；所述时钟输入端与所述第一可编程延时模块相连，接收所述时钟信号；所述输出端输出基于所述第三数字逻辑信号和所述时钟信号的中间信号；

所述第二可编程延时模块用于将所述输出端输出的中间信号进行第二延时第四宽度，并反馈至所述复位输入端，作为复位输入信号；

所述D触发器用于根据所述复位输入信号、所述第三数字逻辑信号、所述时钟信号输出所述单光子探测器的输出信号。

优选地，所述第一脉冲宽度整形模块和第二脉冲宽度整形模块控制的脉冲宽度可调，且所述第一可编程延时模块和所述第二可编程延时模块控制的延时可调，以使当所述雪崩信号小于或等于所述脉冲宽度阈值时，所述单光子探测器输出信号。

优选地，所述第一脉冲宽度整形模块和第二脉冲宽度整形模块均为D触发器。

优选地，所述第一可编程延时模块和所述第二可编程延时模块均为延时芯片。

本发明还提供一种红外单光子探测器，包括：

雪崩光电二极管；

与所述雪崩光电二极管相连的级联滤波器；

与所述级联滤波器相连的雪崩信号甄别装置；

其中，所述雪崩信号甄别装置为权利要求3-7任意一项所述的雪崩信号甄别装置。

经由上述的技术方案可知，本发明提供的雪崩信号甄别方法，应用于采用正弦门控滤波的单光子探测器，通过预设脉冲宽度阈值，判断滤波后的雪崩信号的宽度是否小于或等于脉冲宽度阈值，将小于或等于脉冲宽度阈值的信号保留，大于脉冲宽度阈值的信号剔除，从而使得单光子探测器输出正确的单光子探测器输出信号，由于仅剔除了引起后脉冲效应的部分雪崩信号，对不引起后脉冲效应的雪崩信号几乎不造成影响，因此，本发明提供的雪崩信号甄别方法可在基本不改变单光子探测器的探测效率的情况下，降低了后脉冲出现概率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的雪崩信号甄别方法流程图；

图2为本发明实施例提供的雪崩信号甄别装置结构示意图；

图3为本发明实施例提供的雪崩信号甄别装置的具体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的脉冲整形模块的具体结构示意图；

图5为图4所示脉冲整形模块的时序图；

图6为图3所示雪崩信号甄别装置的时序图；

图7为本发明实施例提供的红外单光子探测器的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术中后脉冲效应是限制高速单光子探测器工作速度的主要因素，发明人发现，由于高速单光子探测器工作时，为了提升基于铟镓砷/铟磷雪崩光电二极管红外单光子探测器的性能，并将工作速度提升到GHz水平，目前已经有正弦门控滤波、自差分和谐波相减等方法提出来。其中，正弦门控滤波方法不仅使用级联滤波器有效滤除电容响应，而且允许一定范围的频率变化。使用正弦门控滤波方法的单光子探测器不仅结构简单，而且具有很好的鲁棒性。但是，相比于自差分方法单光子探测器，正弦门控滤波方法显示出较大的额外后脉冲，从而限制了正弦门控滤波方法的应用。例如，在量子密钥分配(QKD)应用中，一个后脉冲事件有50％的几率产生错误比特，而且与传输距离无关，较高的后脉冲会严重影响最终的安全密钥生成率。

为了找到后脉冲的来源，发明人将正弦门控滤波和自差分两种方法进行对比，发现使用两种方法研制出的单光子探测器在输出信号的时间相关直方图方面，有着较大的不同：在输出信号主峰后面，由于没有光信号，对应的门应该没有明显的计数，对于采用自差分方法的单光子探测器，其输出信号的主峰与相邻峰分得很清楚，并且相邻峰较小，但是采用正弦门控滤波方法的单光子探测器，其输出信号主峰后面的相邻峰要么与主峰粘在一起，要么太大。另一方面，采用自差分方法的单光子探测器，其自差分电路对电容响应的抑制度只有62dB；而在采用正弦门控滤波方法的单光子探测器中，级联滤波器的抑制比达到100dB。因此，原则上，采用正弦门控滤波方法单光子探测器的性能应该优于采用自差分方法单光子探测器，但事实却刚好相反。

发明人发现，出现上述现象的原因是，采用正弦门控滤波方法的红外单光子探测器中，级联滤波器失真会将连续的雪崩信号粘在一起，输出信号变宽，时域上后移，从而造成错误的输出。因此，只要能够提供一种将雪崩信号甄别出来的方法，即可消除因滤波器失真造成的错误输出，从而降低单光子探测器出现后脉冲的概率。

基于此，本发明提供一种雪崩信号甄别方法，用于采用正弦门控滤波方法的单光子探测器；所述雪崩信号甄别方法包括：

获取经滤波后的雪崩信号；

预设脉冲宽度阈值；

判断所述雪崩信号的宽度是否小于等于所述脉冲宽度阈值；

若是，则所述单光子探测器输出信号；

若否，则所述单光子探测器不输出信号。

本发明中通过对滤波器输出信号，也即滤波后的雪崩信号进行宽度甄别，将低于宽度阈值的信号保留，高于宽度阈值的信号剔除，在保持探测效率几乎不变的情况下，从而极大地降低后脉冲出现概率。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在常规高速红外单光子探测中，通过设置一定的死时间，即检测到一个雪崩信号后，将该死时间内的信号全部屏蔽，可有效降低后脉冲发生的概率。但在采用正弦门控滤波方法单光子探测器中，即使设置了死时间，错误的探测输出仍然会发生。发明人发现，其原因是：即使设置死时间，高速红外单光子探测器也只会将滤波后的雪崩信号作为一个脉冲信号，将死时间内的后续脉冲信号屏蔽掉，但其实并没有将正确的雪崩信号从滤波后的雪崩信号中甄别出来，因此，设置死时间对采用正弦门控滤波方法单光子探测器不起作用。

针对现有技术问题，请参见图1，图1为本发明实施例提供的雪崩信号甄别方法流程图；所述雪崩信号甄别方法，用于采用正弦门控滤波方法的单光子探测器；具体包括：

步骤S101：获取经滤波后的雪崩信号；

本实施例中此处所述雪崩信号是指经过雪崩光电二极管后再经过级联滤波器滤波后的脉冲信号，所述雪崩信号包括正确的雪崩信号，也包括因采用正弦门控滤波方法滤波后与正确的雪崩信号的主峰粘连在一起的脉冲信号，而本发明的雪崩信号甄别方法就是要将所述因采用正弦门控滤波方法滤波后与正确的雪崩信号的主峰粘连在一起的脉冲信号剔除大部分，从而获得占比较大的正确的雪崩信号，进而使得后续单光子探测器的输出信号正确，且在不影响单光子探测器的探测效率基础上，降低后脉冲出现概率。

步骤S102：预设脉冲宽度阈值；

需要说明的是，本实施例中所述脉冲宽度阈值为通过多次试验统计得到，对于不同的单光子探测器，具有不同的脉冲宽度阈值。因此，本实施例中对所述脉冲宽度阈值不做限定，实际操作中，根据不同的单光子探测器设置不同的脉冲宽度阈值。

步骤S103：判断所述雪崩信号的宽度是否小于或等于所述脉冲宽度阈值；

若是，则进入步骤S104：所述单光子探测器输出信号；

若否，则进入步骤S105：所述单光子探测器不输出信号。

所述判断所述雪崩信号的宽度是否小于等于所述脉冲宽度阈值，具体包括：

对所述雪崩信号进行标准阈值电平甄别，输出第一数字逻辑信号和第二数字逻辑信号，所述第一数字逻辑信号与所述第二数字逻辑信号的宽度相同、相位相反，其中，所述第一数字逻辑信号为具有第一宽度的正相数字逻辑信号；

对所述第一数字逻辑信号进行脉冲宽度整形，得到具有第二宽度的第三数字逻辑信号；

对所述第二数字逻辑信号进行脉冲宽度整形，得到具有第二宽度的第四数字逻辑信号；

对所述第四数字逻辑信号进行第一延时得到宽度为第三宽度的时钟信号；

根据所述第三数字逻辑信号、所述时钟信号输出中间信号；

对所述中间信号进行第二延时得到复位输入信号；

根据所述第三数字逻辑信号、所述时钟信号和所述复位输入信号输出所述单光子探测器的输出信号。

通过以上判断步骤，若最终所述第三数字逻辑信号、所述时钟信号和所述复位输入信号满足单光子探测器的输出，此时，也即雪崩信号的宽度小于或等于所述脉冲宽度阈值，则单光子探测器输出信号；若最终所述第三数字逻辑信号、所述时钟信号和所述复位输入信号不满足单光子探测器的输出，也即雪崩信号的宽度大于所述脉冲宽度阈值，则单光子探测器不输出信号，等待下一个雪崩信号到来，继续甄别，并输出，从而降低了后脉冲出现的概率。

本发明提供的雪崩信号甄别方法通过对滤波器输出的滤波后的雪崩信号进行宽度甄别，预设脉冲宽度阈值，通过比较，将小于或等于脉冲宽度阈值的信号保留，大于脉冲宽度阈值的信号剔除，在保持探测效率基本不变的情况下，极大地降低了后脉冲出现概率，从而获得具有极低后脉冲概率的高速红外单光子探测器。

请参见图2，图2为本发明实施例提供的雪崩信号甄别装置结构示意图，所述雪崩信号甄别装置，用于实现上面所述的雪崩信号甄别方法，所述雪崩信号甄别装置包括：

获取模块11，用于获取经滤波后的雪崩信号；

预设模块12，用于预设脉冲宽度阈值；

判断模块13，用于判断所述雪崩信号的宽度是否小于等于所述脉冲宽度阈值。

其中，如图3所示，图3为本发明实施例提供的雪崩信号甄别装置的具体结构示意图，所述判断模块13包括：比较器31、第一脉冲宽度整形模块321、第二脉冲宽度整形模块322、第一可编程延时模块33、第二可编程延时模块34和D触发器35。

所述比较器31包括：输入端、阈值电平端、正输出端和负输出端，所述输入端用于接收滤波后的雪崩信号，阈值电平端输入阈值电平，比较器31用于对输入端的雪崩信号进行电平甄别，并输出第一数字逻辑信号和第二数字逻辑信号，如图3中所示，比较器31的上方为正输出端，下方为负输出端，第一数字逻辑信号与所述第二数字逻辑信号的宽度相同、相位相反，其中，第一数字逻辑信号为具有第一宽度W的正相数字逻辑信号。

本实施例中不限定所述比较器的具体结构，可选的，所述比较器为高速比较器。

第一脉冲宽度整形模块321与比较器31的正输出端相连，用于对第一数字逻辑信号进行脉冲宽度整形，得到具有第二宽度Δ的第三数字逻辑信号。

第二脉冲宽度整形模块322的输入端与所述比较器31的负输出端相连，用于对所述第二数字逻辑信号进行脉冲宽度整形，得到具有第二宽度Δ的第四数字逻辑信号。

本发明实施例中不限定所述第一脉冲宽度整形模块321和第二脉冲宽度整形模块322的具体结构，可选的，本实施例中采用D触发器实现脉冲宽度整形功能。请参见图4所示，第一脉冲宽度整形模块321和第二脉冲宽度整形模块322均为D触发器结构，D触发器包括数据输入端D、时钟输入端CLK、复位输入端RESET和输出端Q；其中，D触发器的输入端D接高压电源，通过时钟输入端CLK输入时钟信号，并由输出端Q输出，再经过延迟模块Delay反馈至复位输入端RESET，当所述D触发器的复位输入端RESET的信号为高电平，且检测到时钟输入端CLK脉冲信号为上升沿时，输出整形后的脉冲信号，本实施例中整形后的脉冲宽度为第二宽度Δ。

图5为第一脉冲宽度整形模块321和第二脉冲宽度整形模块322的时钟信号、Q输出信号和复位输入端RESET的输入信号时序图，经过D触发器，实现脉冲宽度整形，得到具有第二宽度Δ的脉冲信号。

第一可编程延时模块33与第二脉冲宽度整形模块322的输出端相连，用于对第四数字逻辑信号进行第一延时得到宽度为第三宽度Δ+Delay1的时钟信号，输入到后续的D触发器35的时钟输入端CLK。

D触发器包括数据输入端D、时钟输入端CLK、复位输入端RESET和输出端Q；数据输入端D与第一脉冲宽度整形模块321相连，接收所述第三数字逻辑信号；时钟输入端CLK与第一可编程延时模块33相连，接收具有第三宽度Δ+Delay1的时钟信号；输出端Q输出基于第三数字逻辑信号和时钟信号的中间信号。

第二可编程延时模块34用于将输出端Q输出的中间信号进行第二延时第四宽度Delay2，并反馈至复位输入端RESET，作为复位输入信号；

所述D触发器用于根据所述复位输入信号、所述第三数字逻辑信号、所述时钟信号输出所述单光子探测器的输出信号。

第一脉冲宽度整形模块和第二脉冲宽度整形模块控制的脉冲宽度可调，且所述第一可编程延时模块和所述第二可编程延时模块控制的延时可调，以使当所述雪崩信号小于或等于所述脉冲宽度阈值时，所述单光子探测器输出信号。第一可编程延时模块和第二可编程延时模块均为延时芯片，且可以调节，通过调节不同的Delay1和Delay2的宽度，实现雪崩信号的甄别。

本实施例中的雪崩信号甄别装置具体包括高速比较器、第一脉冲宽度整形模块、第二脉冲宽度整形模块、第一可编程延时模块、第二可编程延时模块和D触发器，其中，高速比较器依据设定的阈值电压，将输入信号转换为两路相位互补的数字逻辑信号；脉冲宽度整形模块以输入信号的上升沿为触发条件，输出固定宽度的信号；D触发器包含三个输入端：D端(数据输入端)、CLK端(时钟输入端)、RESET端(复位输入端)，以及一个输出端：Q端。

雪崩信号甄别装置中雪崩信号处理过程中具体为：

雪崩信号经级联滤波器滤波后信号，首先输入给高速比较器进行标准阈值电平V_th甄别，输出两路相位互补、宽度均为W数字逻辑信号：一路为正相数字逻辑信号，该路信号经脉冲宽度整形后输出宽度为Δ的信号，并作为D触发器的数据输入端D的输入信号；另一路为反相数字逻辑信号，该路信号先经脉冲宽度整形后延时Delay1，作为D触发器的时钟输入端CLK的输入信号。D触发器的输出端Q经延时Delay2反馈给复位输入端RESET输入，最后输出端Q的输出作为高速单光子探测器的输出。

图6为图3所示的雪崩信号甄别具体装置的时序图，如图6所示，其中(a)是雪崩光电二极管雪崩信号经级联滤波器滤波后的雪崩信号，也即比较器的输入端接收的滤波后的雪崩信号；(b)是高速比较器正输出端输出的第一数字逻辑信号的波形；(c)是第一数字逻辑信号经第一脉冲宽度整形模块321后的输出，即D触发器数据输入端D的输入波形；(d)是高速比较器负输出端输出的第二数字逻辑信号经第二脉冲宽度整形模块322整形后又经延时Delay1的波形，即D触发器时钟输入端CLK的输入波形；(e)是D触发器输出端Q的输出波形，即整个装置的输出波形。

对高速比较器输出的第一数字逻辑信号，高速比较器输出上升沿时刻为t0，第一脉冲宽度整形模块321是上升沿触发，且整形输出脉冲宽度为Δ，那么D触发器数据输入端D的输入波形的下降沿t2＝t0+Δ。

对高速比较器输出的第二数字逻辑信号，第二脉冲宽度整形模块322也是上升沿触发，且经过延时Delay1，那么D触发器时钟输入端CLK的输入信号的上升沿t1＝t0+W+Delay1。

D触发器输出为高电平的条件是时钟输入端CLK的输入信号上升沿对应的数据输入端D的输入信号为高电平，即D触发器有输出信号的条件是t1≤t2，推导可得W≤Δ—Delay1。换言之，经滤波器后信号高于阈值电平V_th的宽度W≤Δ—Delay1时，高速单光子探测器才有输出，当宽度W>Δ—Delay1无法产生单光子探测器的输出，从而避免了连续雪崩信号粘在一起导致的错误输出。

本技术方案中，可通过调节第一可编程延时模块33，将Delay1调节到合适的位置，当高速比较器输出的信号宽度W较窄时，即W≤Δ—Delay1，D触发器的时钟输入端CLK的输入信号上升沿会采样到数据输入端D的输入信号的高电平，在输出端Q输出宽度为Delay2的信号；当高速比较器输出的信号宽度W较宽时，即W>Δ—Delay1，D触发器的时钟输入端CLK的输入信号上升沿会采样到数据输入端D的输入信号的低电平，在输出端Q端无信号输出。

也即高速单光子探测器有输出的条件是：经滤波器后信号高于阈值电平V_th的宽度W≤Δ—Delay1，宽度大于Δ—Delay1无法产生单光子探测器的输出，从而避免了连续雪崩信号粘在一起导致的错误输出。

从上述推导可以看出本实施例中，高速单光子探测器的死时间为2倍的Delay2。通过调节合适的延时Delay1，可以使得单光子探测器的探测效率基本不变，而后脉冲概率极大地下降。

本发明提供的雪崩信号甄别装置消除了连续雪崩信号由于滤波器失真粘在一起导致的错误输出，在其他条件不变的前提下，能有效降低后脉冲概率。

本发明还提供一种红外单光子探测器，请参见图7，图7为所述红外单光子探测器的结构示意图，红外单光子探测器具体包括：雪崩光电二极管71；与雪崩光电二极管71相连的级联滤波器72；与级联滤波器72相连的雪崩信号甄别装置73；其中，雪崩信号甄别装置73为上面实施例中所述的雪崩信号甄别装置。

需要说明的是，雪崩光电二极管71上还加载有正弦门控信号和直流偏置电压，直流偏置电压低于APD的雪崩电压，耦合了正弦门控信号后，在检测到光信号后，并且正相部分电压高于雪崩电压的时候，发生雪崩探测。雪崩光电二极管的工作原理为本领域技术人员公知内容，本实施例中对此不做赘述。

本发明提供的雪崩信号甄别装置消除了连续雪崩信号由于滤波器失真粘在一起导致的错误输出，在其他条件不变的前提下，能有效降低后脉冲概率。而探测效率不会发生明显下降，从而可以获得具有极低后脉冲概率的高速红外单光子探测器。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种雪崩信号甄别方法，其特征在于，用于采用正弦门控滤波方法的单光子探测器；所述雪崩信号甄别方法包括：

获取经滤波后的雪崩信号；

预设脉冲宽度阈值；

判断所述雪崩信号的宽度是否小于或等于所述脉冲宽度阈值；

若是，则所述单光子探测器输出信号；

若否，则所述单光子探测器不输出信号。

2.根据权利要求1所述的雪崩信号甄别方法，其特征在于，所述判断所述雪崩信号的宽度是否小于等于所述脉冲宽度阈值，具体包括：

对所述雪崩信号进行标准阈值电平甄别，输出第一数字逻辑信号和第二数字逻辑信号，所述第一数字逻辑信号与所述第二数字逻辑信号的宽度相同、相位相反，其中，所述第一数字逻辑信号为具有第一宽度的正相数字逻辑信号；

对所述第一数字逻辑信号进行脉冲宽度整形，得到具有第二宽度的第三数字逻辑信号；

对所述第二数字逻辑信号进行脉冲宽度整形，得到具有第二宽度的第四数字逻辑信号；

对所述第四数字逻辑信号进行第一延时得到宽度为第三宽度的时钟信号；

根据所述第三数字逻辑信号、所述时钟信号输出中间信号；

对所述中间信号进行第二延时得到复位输入信号；

根据所述第三数字逻辑信号、所述时钟信号和所述复位输入信号输出所述单光子探测器的输出信号。

3.一种雪崩信号甄别装置，其特征在于，用于实现权利要求1所述的雪崩信号甄别方法，所述雪崩信号甄别装置包括：

获取模块，用于获取经滤波后的雪崩信号；

预设模块，用于预设脉冲宽度阈值；

判断模块，用于判断所述雪崩信号的宽度是否小于或等于所述脉冲宽度阈值。

4.根据权利要求3所述的雪崩信号甄别装置，其特征在于，所述判断模块包括：比较器、第一脉冲宽度整形模块、第二脉冲宽度整形模块、第一可编程延时模块、第二可编程延时模块和D触发器；

所述比较器包括：输入端、阈值电平端、正输出端和负输出端，所述输入端接收所述雪崩信号，所述比较器用于对所述输入端的所述雪崩信号进行电平甄别，并输出第一数字逻辑信号和第二数字逻辑信号，所述第一数字逻辑信号与所述第二数字逻辑信号的宽度相同、相位相反，其中，所述第一数字逻辑信号为具有第一宽度的正相数字逻辑信号；

所述第一脉冲宽度整形模块与所述比较器的正输出端相连，用于对所述第一数字逻辑信号进行脉冲宽度整形，得到具有第二宽度的第三数字逻辑信号；

所述第二脉冲宽度整形模块的输入端与所述比较器的负输出端相连，用于对所述第二数字逻辑信号进行脉冲宽度整形，得到具有第二宽度的第四数字逻辑信号；

所述第一可编程延时模块与所述第二脉冲宽度整形模块的输出端相连，用于对所述第四数字逻辑信号进行第一延时得到宽度为第三宽度的时钟信号；

所述D触发器包括数据输入端、时钟输入端、复位输入端和输出端；所述数据输入端与所述第一脉冲宽度整形模块相连，接收所述第三数字逻辑信号；所述时钟输入端与所述第一可编程延时模块相连，接收所述时钟信号；所述输出端输出基于所述第三数字逻辑信号和所述时钟信号的中间信号；

所述第二可编程延时模块用于将所述输出端输出的中间信号进行第二延时第四宽度，并反馈至所述复位输入端，作为复位输入信号；

所述D触发器用于根据所述复位输入信号、所述第三数字逻辑信号、所述时钟信号输出所述单光子探测器的输出信号。

5.根据权利要求4所述的雪崩信号甄别装置，其特征在于，所述第一脉冲宽度整形模块和第二脉冲宽度整形模块控制的脉冲宽度可调，且所述第一可编程延时模块和所述第二可编程延时模块控制的延时可调，以使当所述雪崩信号小于或等于所述脉冲宽度阈值时，所述单光子探测器输出信号。

6.根据权利要求4所述的雪崩信号甄别装置，其特征在于，所述第一脉冲宽度整形模块和第二脉冲宽度整形模块均为D触发器。

7.根据权利要求4所述的雪崩信号甄别装置，其特征在于，所述第一可编程延时模块和所述第二可编程延时模块均为延时芯片。

8.一种红外单光子探测器，其特征在于，包括：

雪崩光电二极管；

与所述雪崩光电二极管相连的级联滤波器；

与所述级联滤波器相连的雪崩信号甄别装置；

其中，所述雪崩信号甄别装置为权利要求3-7任意一项所述的雪崩信号甄别装置。