CN107356855A - 一种单光子光电器件的测试装置和方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种单光子光电器件的测试装置和方法，光路组件产生脉冲激光，脉冲激光照射单光子光电器件；偏置电路接入单光子光电器件，并为单光子光电器件提供偏置电压及门控信号；信号读出单元连接偏置电路，处理单光子光电器件的输出信号以得到单光子光电器件的参数。本公开的测试装置由标准仪器构建，易于构建，可以实现自动化测试和远程监控，并且测试精度高。

Description

一种单光子光电器件的测试装置和方法

技术领域

本公开属于测试技术领域，涉及一种单光子光电器件、尤其是高暗计 数低探测效率的单光子雪崩二极管的测试装置和方法。

背景技术

单光子探测技术在诸如荧光显微镜、近红外成像、单光子计数激光雷 达、以及量子通信等多个领域，都有着广泛的应用。

通常所说的单光子探测是指用物理手段探测单个光子所具有的能量。 现在最常用的单光子探测器是单光子雪崩二极管SPAD(Single Photon Avalanche Diode)，SPAD的原理是基于内光电效应导致入射光子有概率激 发出载流子，载流子在二极管的反向外电场作用下加速发生碰撞电离，多 次碰撞电离后材料中载流子数量指数倍增，最终产生一个宏观上可被探测 到的电流信号。

通常为了衡量一个SPAD的性能好坏，需要对其进行性能测试。为了 定量地表征一个SPAD的性能，本领域提出了一些关于SPAD的参数：探 测效率、时间分辨率、暗计数、死时间和后脉冲概率等。

一般使用甄别器和计数器来测量探测效率，而时间分辨率的测量通常 使用时间数字转换器TDC(Time Digital Converter)。

在暗计数较小或者探测效率较高时上述的传统测量方式较为适用，但 是在待测SPAD的暗计数率DCR(Dark Count Rate)较大或者探测效率较 低的情况下，传统测量方式的测试精度较低，误差较大。

通常选用门控测试模式来抑制SPAD的高暗计数率，同时延长SPAD 使用寿命。门控模式面临的最大问题是如何消除门信号的微分脉冲信号。 而传统的测试装置和方法中，无论是甄别器+计数器的方案还是时间数字 转换器的方案都无法解决门信号的微分信号的干扰，因而需要使用特别的 电路来消除微分信号的影响，这些电路的制作耗时耗力。

另一种应对高暗计数率和低探测效率的方法则是增大入射的平均光 子数进行测试。增大平均光子数可以提高信噪比，但是因为多光子效应的 出现会导致雪崩堆积效应(Pile up effect)，从而使得实际测到的计数率小 于实际发生的雪崩次数，同时时间分辨率的测量结果会偏小。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开针对SPAD研发过程中测试工作的应用背景，提出一种单光子 光电器件测试装置和方法。

(二)技术方案

本公开提供了一种单光子光电器件的测试装置，包括：光路组件， 用于产生脉冲激光，所述脉冲激光照射单光子光电器件；偏置电路，用于 接入所述单光子光电器件，并为所述单光子光电器件提供偏置电压及门控 信号；信号读出单元，连接所述偏置电路，用于处理所述单光子光电器件 的输出信号以得到单光子光电器件的参数。

在一些实施例中，所述光路组件包括：脉冲激光器，用于输出所述脉 冲激光和同步信号；衰减光路和对齐光路，用于衰减和对齐所述脉冲激光。

在一些实施例中，所述偏置电路包括：偏置电压源，用于为所述单光 子光电器件提供偏置电压；电流表，用于测量流经所述单光子光电器件的 电流；限流电阻，用于保护单光子光电器件；所述偏置电压源、电流表、 限流电阻组成偏置回路，所述单光子光电器件的两极通过连接件反接于偏 置回路；门信号发生器，用于接收脉冲激光器的同步信号而产生门控信号； 可通断电缆，用于控制门控信号的传输以改变单光子光电器件的工作模式； 耦合电容，用于耦合门控信号；所述门信号发生器的输入端连接所述脉冲 激光器，输出端通过始端匹配电阻、可通断电缆以及耦合电容接入偏置回 路。

在一些实施例中，当所述可通断电缆接通，所述单光子光电器件处于 门控模式；当所述可通断电缆断开且所述偏置电压源的偏置电压大于击穿 电压，所述单光子光电器件处于自由运行模式；当所述可通断电缆断开且 所述偏置电压源的偏置电压小于击穿电压，所述单光子光电器件处于线性 模式。

在一些实施例中，所述信号读出单元连接所述脉冲激光器，用于接收 所述脉冲激光器的同步信号；以及连接所述单光子光电器件，用于接收、 存储并处理所述单光子光电器件的输出信号。

本公开还一种单光子光电器件的测试方法，利用上述测试装置对单光 子光电器件的参数进行测试，包括：获取单光子光电器件有光照射的雪崩 发生概率；获取单光子光电器件无光照射的雪崩发生概率；根据单光子光 电器件有光照射的雪崩发生概率、无光照射的雪崩发生概率以及有光照射 期间每次事件中单光子光电器件接收到的平均光子数，得到单光子光电器 件的探测效率。

在一些实施例中，所述有光照射的雪崩发生概率为：P₁＝C_P/C_tp，其中， C_tp为有光照射期间的事件数量，C_P为有光照射期间的雪崩信号数量；所 述无光照射的雪崩发生概率为：P₀＝C_d/C_td，其中，C_td为无光照射期间的事 件数量，C_d为无光照射期间的雪崩信号数量；所述探测效率为：

其中，μ为有光照射期间每次事件中单光子光电器件接收到的平均光 子数。

在一些实施例中，还包括：根据单光子光电器件无光照射的雪崩发生 概率和事件的时间窗口宽度，得到单光子光电器件的暗计数率：

其中，T_w为每次事件的时间窗口宽度。

在一些实施例中，当所述单光子光电器件处于门控模式，所述雪崩信 号数量通过以下步骤获得：从单光子光电器件没有雪崩发生时的输出信号 中提取微分信号，并将所述微分信号存储；增大偏置电压源的偏置电压， 使单光子光电器件在门开时处于盖革模式，采集单光子光电器件的输出信 号，所述输出信号为雪崩信号与微分信号的叠加信号；将叠加信号减去存 储的微分信号，得到不含微分信号的雪崩信号，对雪崩信号进行甄别，得 到雪崩信号数量和到达时间。

在一些实施例中，还包括：根据雪崩信号到达时间得到统计分布图， 并根据式

计算得到P_i，其为真实的第i个时间间隔内至少发生一次雪崩的概率， n_i为统计分布图中第i个时间间隔内的雪崩信号数量，N为测试期间的事件 总数；

获得真实的第i个时间间隔内平均发生雪崩的次数S_j：

S_i＝-ln(1-P_i)；

由第i个时间间隔与真实的第i个时间间隔内平均发生雪崩的次数，得 到修正后的雪崩时间分布图。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开具有以下有益效果：

(1)测试装置由标准仪器构建，易于构建，对操作者的电子学背景 要求不高，很适合物理专业的研究者。

(2)通过计算机对测试装置进行控制，实现自动化测试和远程监控， 对工作量特别大的情况，无需花费操作人员的大量精力。

(3)该测试装置测试精度很高，其中时间分辨率的测量精度可以达 到ps量级，同时保持0.5ms的高量程，门控模式SPAD测试中门信号速度 快，上升沿在ns量级。

(4)该测试装置和方法针对研发阶段的SPAD特别优化，可以解决 研发阶段SPAD测试过程中的诸多问题，如雪崩信号幅度过低、暗计数过 大、测试量大、无法封装对齐等；可以方便地兼容温度控制系统，进行低 温下的SPAD测试工作。

(5)可以方便地使用数字存储示波器采集大量雪崩波形，对采集到 的波形进行大数据分析或者与其他研究人员进行远程的科研合作。

(6)偏置电路可以和探针台集成，便于开展在硅片上的测试工作。 硅片上的测试工作可以杜绝因为硅片上绑线引入的串扰噪声，同时节省大 量的绑线时间与更换硅片时间。

(7)探测效率和时间分布图可以在一次测试中同时得到，非常的方 便易行。

附图说明

图1是本公开实施例测试装置的整体结构示意图。

图2是本公开实施例偏置电路的结构示意图。

图3是本公开实施例消除微分信号的波形示意图。

图4是本公开实施例测试方法的流程图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实 施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

本公开实施例提供了一种单光子光电器件的测试装置。如图1所示， 测试装置包括光路组件、偏置电路和信号读出单元。在本实施例中单光子 光电器件为单光子雪崩二极管SPAD(Single Photon Avalanche Diode)， SPAD作为测试对象置于偏置电路中。

光路组件用于产生脉冲激光，包括脉冲激光器、衰减光路和对齐光路。 脉冲激光器输出脉冲激光和同步信号，脉冲激光经由衰减光路和对齐光路 照射在偏置电路的SPAD上。

请同时参见图2，偏置电路用于为SPAD提供偏置电压及门控信号， 包括门信号发生器、偏置电压源、电流表以及相应的电阻、电容和电缆。 具体来说，偏置电压源、电流表、限流电阻组成偏置回路，SPAD反接在 偏置回路中，即偏置电压源正极连接SPAD阴极，偏置电压源负极连接 SPAD阳极，偏置电压源为偏置回路提供直流偏置电压，电流表用于读取流经SPAD的直流电流。偏置电压源正极与SPAD阴极之间(图2中为电 流表与SPAD阴极之间)接有限流电阻R，用于保护SPAD。SPAD的两极 通过连接电缆接入偏置回路。

门信号发生器连接脉冲激光器，由脉冲激光器的一路同步信号触发而 产生门控信号，使门控信号保持和脉冲激光同步。门信号发生器的信号输 出端接50Ω始端匹配电阻，始端匹配电阻经可通断电缆连接耦合电容C， 耦合电容C用于耦合门信号发生器输入的门控信号。当可通断电缆处于接 通状态时，门控信号经耦合电容传输至SPAD，当可通断电缆悬空断开时， 门控信号被隔离，不会传输至SPAD。

信号读出单元用于处理SPAD的输出信号。信号读出单元优选为数字 存储示波器，SPAD阳极端的连接电缆接入数字存储示波器的50Ω输入阻 抗，输入阻抗作为采样电阻，SPAD的输出信号接入数字存储示波器的通 道2。数字存储示波器还连接脉冲激光器，其通道1接收脉冲激光器的另 一路同步信号作为时间触发。

本实施例的测试装置兼容SPAD的门控模式、自由运行模式以及线性 模式的测试工作。

当可通断电缆处于接通状态时，SPAD工作于门控模式下。脉冲激光 器发出的脉冲激光经由衰减光路和对齐光路照射在SPAD的感光面。脉冲 激光器的一路同步信号触发门信号发生器，门信号发生器产生的门控信号 与脉冲激光同步，经始端匹配电阻、可通断电缆、耦合电容C耦合进入 SPAD阴极。偏置电压源为SPAD提供偏置电压，电流表读取流经SPAD的电流。数字存储示波器的通道2接收SPAD的输出信号，对输出信号进 行处理得到SPAD的参数。

当可通断电缆悬空断开且偏置电压源输出的偏置电压大于击穿电压 (V_breakdown)，SPAD工作于自由运行模式下。脉冲激光器发出的脉冲激光 经由衰减光路和对齐光路照射在SPAD的感光面。偏置电压源为SPAD提 供偏置电压，电流表读取流经SPAD的电流。数字存储示波器的通道2接 收SPAD的输出信号，对输出信号进行处理得到SPAD的参数。

当可通断电缆悬空断开且偏置电压源输出的偏置电压小于击穿电压 (V_breakdown)，SPAD工作于线性模式下。线性模式的测试与自由运行模式 相同，也是通过脉冲激光照射SPAD的感光面，偏置电压源提供偏置电压， 电流表读取电流，数字存储示波器接收SPAD的输出信号，通过流经SPAD 的电流以及有光照射期间每次事件中SPAD接收到的平均光子数等就可以 得到SPAD的参数。

其中，有光照射期间每次事件中SPAD接收到的平均光子数可以人工 设定，或者由标定系统事前标定，优选采用平均光子数为单光子量级。

脉冲激光器可以采用所有类型的脉冲激光器。当采用自激振荡的脉冲 激光器时，将激光脉冲分出一路接入高速光探头以产生同步信号。当采用 电流激发的半导体激光器时，则将驱动半导体激光器的电流信号分出一路 作为同步信号。

除门信号发生器、偏置电压源和电流表外，偏置电路的其他部件均集 成于偏置电路板上。SPAD、偏置电路板以及对齐光路的一部分设置于不 锈钢屏蔽腔内，屏蔽腔可以有效地屏蔽空间中的电磁噪声以及光噪声的干 扰。SPAD两极的连接电缆可以用探针代替，即SPAD的两极通过探针接 入偏置回路。探针可以对SPAD进行硅片上的测试，无需使用绑线，杜绝 了绑线引入的额外串扰噪声，同时节省了测试时间。

本公开另一实施例提供了一种单光子光电器件的测试方法，其利用上 述实施例的测试装置对SPAD的参数进行测试。

如图4所示，首先获取SPAD有光照射的雪崩发生概率。

打开脉冲激光器，脉冲激光照射SPAD的感光面，当SPAD工作于门 控模式时，门信号发生器产生门控信号耦合进SPAD，数字存储示波器对 SPAD的输出信号进行处理，检测照射期间的事件数量和雪崩信号数量， 由此得到有光照射的雪崩发生概率。

当照射期间的事件数量为C_tp次，其间检测到了C_P个雪崩信号，则记 有光照射的雪崩发生概率为P₁＝C_p/C_tp。

然后获取SPAD无光照射的雪崩发生概率。

关闭脉冲激光器，SPAD的感光面不再有脉冲激光照射，当SPAD工 作于门控模式时，门信号发生器产生门控信号耦合进SPAD，数字存储示 波器对SPAD的输出信号进行处理，检测无照射期间的事件数量和雪崩信 号数量，由此得到无光照射的雪崩发生概率。

当无光照射期间的事件数量为C_td次，其间检测到了C_d个雪崩信号， 则记无光照射的雪崩发生概率为P₀＝C_d/C_td。

最后根据SPAD有光照射的雪崩发生概率、无光照射的雪崩发生概率 以及有光照射期间每次事件中SPAD接收到的平均光子数，得到SPAD的 探测效率。

有光照射期间每次事件中SPAD接收到的平均光子数μ可以人工设定， 或者由标定系统事前标定，则探测效率η可以通过下式得到：

通过上式得到的探测效率为SPAD的固有属性，不受有光照射期间每 次事件中SPAD接收到的平均光子数以及暗计数的影响。

进一步地，根据SPAD无光照射的雪崩发生概率和事件的时间窗口宽 度，得到SPAD的暗计数率。

暗计数率的计算公式：

其中，T_w为测量的每次事件的时间窗口宽度，即信号读出单元每事件 中读取的时间长度，在门控模式中小于或等于门控信号持续时间。由此可 以得到门控模式和自由运行模式的SPAD的探测效率和暗计数率。

在门控模式中，因为SPAD结电容的存在，SPAD的输出信号不仅有 雪崩信号，还有门控信号的微分信号。如图3所示，图3中(1)表示方 波脉冲的门控信号，其微分信号如图3(2.1)所示，是两个方向相反的尖 脉冲，门控信号跳变沿斜率越大，则尖脉冲的幅度越大。如图3(2.2)所 示，SPAD输出信号中的雪崩信号通常是叠加在微分信号的两个尖峰脉冲 之间。图3(2.2)中横虚线表示甄别阈值，在甄别时微分信号会被当作雪 崩信号，而且通常微分信号和雪崩信号之间相距很近(通常为几ns)，小 于甄别器或TDC的死时间，导致真实的雪崩信号读取不到。

本公开提出通过数字处理的方式来消除门控信号的微分信号。在上述 计算雪崩发生概率时，检测雪崩信号数量的步骤通过以下方式实现：

首先采集图3(2.1)所示的没有雪崩发生情况下SPAD输出信号中的 微分信号。具体可以通过降低偏置电压源的偏置电压，使SPAD在门开(门 控信号为高电平)时处于线性模式而得到。将采集到的微分信号存在数字 存储示波器中。为了减小随机误差，可以取多次采集的微分信号的平均信 号存储。

然后增大偏置电压源的偏置电压，使SPAD在门开时处于盖革模式， 此时SPAD输出信号中的雪崩信号波形叠加在微分信号上，如图3中(2.2) 所示，数字存储示波器得到叠加波形。

数字存储示波器将叠加波形减去其储存的微分信号，就可以得到消除 了微分信号的雪崩波形，如图3(3)所示。在数字存储示波器对得到的雪 崩信号进行甄别，得到雪崩信号的数量及其对应的到达时间。

本实施例采用高带宽的数字存储示波器(Digital Storage Oscilloscope) 实现对输出信号的模拟信号采集以及数字信号处理的功能。将无雪崩的微 分信号平均后存入示波器内存中，然后使用后续采集到的叠加波形减去内 存中的微分信号，对运算结果进行甄别，就可以得到雪崩信号的数量和到 达时间。数字存储示波器还连接有PC，通过Labview软件控制数字存储 示波器的操作。

在其他示例中，还可以采用一个模拟信号采集设备将SPAD输出信号 的波形信息采集下来并转换为数字信号，一个数字处理及存储的设备，对 数字化后的SPAD输出信号进行存储和处理。例如可以使用ADC(模拟数 字转化器)+PLD(可编程逻辑器件)实现，PLD也可以替换为FPGA(现 场可编程门阵列)、微处理器(ARM)、甚至PC。

本实施例的测试方法还可以进一步对雪崩的时间分布进行修正。在雪 崩的时间分布测量过程中，因为死时间的存在而导致雪崩堆积效应，也就 是探测到一次雪崩之后的死时间内第二次雪崩发生与否都是测量不到的， 因此会导致雪崩的时间分布图变窄失真。为了针对这一雪崩时间分布图的 失真，本实施例提出了修正方法。

根据得到的雪崩信号到达时间做统计分布，得到统计分布图，统计分 布图中第i个时间间隔内发生的雪崩次数为n_i，测试期间的事件总数为N， 则根据式

可以计算得到P_i，其为真实的第i个时间间隔内至少发生一次雪崩的概 率。

再由真实的第i个时间间隔内至少发生一次雪崩的概率得到真实的第i 个时间间隔内平均发生雪崩的次数：

S_i＝-ln(1-P_i) (4)

S_i为真实的第i个时间间隔内平均发生雪崩的次数。

由第i个时间间隔与真实的第i个时间间隔内平均发生雪崩的次数，得 到修正后的雪崩时间分布图。

在本公开实施例中，激光器选用Coherent公司的Mira900，同步信号 由激光分束后接入高速光探头(Keysight公司的81495A)得到，门信号发 生器选用Keysight公司的81150A，数字存储示波器选用Keysight公司的 91204A，偏置电压源和电流表选用Keithley公司的6482型号源表。

使用该测试装置和方法对待测的SPAD进行了自动化测试，测试精度 较高，误差较小，所测参数较为全面，测试结果有很好的实验价值。测量 结果表现该SPAD在850nm波长探测效率为32.08％，在940nm时间分辨 率的半高宽为25ps。本公开对SPAD的研发很有意义，可以节省研究者大 量的时间以及精力，缩短研发周期。

以上以SPAD为例介绍了测试装置和方法，但本公开针对的测试对象 不限于此，其同样可以对其他单光子光电器件进行测试。

本公开的测试装置由标准仪器构建，易于构建，对操作者的电子学背 景要求不高，很适合物理专业的研究者。可以通过计算机对测试装置进行 控制，实现自动化测试和远程监控，对工作量特别大的情况，无需花费操 作人员的大量精力。该测试装置可以方便地兼容温度控制系统，进行低温 下的SPAD测试工作。该测试装置测试精度很高，其中时间分辨率的测量 精度可以达到ps量级，同时保持0.5ms的高量程，门控模式SPAD测试中 门信号速度快，上升沿在ns量级。该测试装置和方法针对研发阶段的SPAD 特别优化，可以解决研发阶段SPAD测试过程中的诸多问题，如雪崩信号 幅度过低，暗计数过大，测试量大，无法封装对齐等。可以方便地使用数 字存储示波器采集大量雪崩波形，对采集到的波形进行大数据分析或者与 其他研究人员进行远程的科研合作。偏置电路可以和探针台(ProbeStation) 集成，便于开展在硅片上(on wafer)的测试工作。硅片上的测试工作可 以杜绝因为硅片上绑线(wire bonding)引入的串扰噪声，同时节省大量的 绑线时间与更换硅片时间。探测效率和时间分布图可以在一次测试中同时 得到，非常的方便易行。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本 领域技术人员应当对本公开有了清楚的认识。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式， 均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外， 上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方 式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：

(1)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、 “右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围；

(2)上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或 与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形 成更多的实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而 已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单光子光电器件的测试装置，包括：

光路组件，用于产生脉冲激光，所述脉冲激光照射单光子光电器件；

偏置电路，用于接入所述单光子光电器件，并为所述单光子光电器件提供偏置电压及门控信号；

信号读出单元，连接所述偏置电路，用于处理所述单光子光电器件的输出信号以得到单光子光电器件的参数。

2.如权利要求1所述的测试装置，所述光路组件包括：

脉冲激光器，用于输出所述脉冲激光和同步信号；

衰减光路和对齐光路，用于衰减和对齐所述脉冲激光。

3.如权利要求2所述的测试装置，所述偏置电路包括：

偏置电压源，用于为所述单光子光电器件提供偏置电压；

电流表，用于测量流经所述单光子光电器件的电流；

限流电阻，用于保护单光子光电器件；

所述偏置电压源、电流表、限流电阻组成偏置回路，所述单光子光电器件的两极通过连接件反接于偏置回路；

门信号发生器，用于接收脉冲激光器的同步信号而产生门控信号；

可通断电缆，用于控制门控信号的传输以改变单光子光电器件的工作模式；

耦合电容，用于耦合门控信号；

所述门信号发生器的输入端连接所述脉冲激光器，输出端通过始端匹配电阻、可通断电缆以及耦合电容接入偏置回路。

4.如权利要求3所述的测试装置，

当所述可通断电缆接通，所述单光子光电器件处于门控模式；

当所述可通断电缆断开且所述偏置电压源的偏置电压大于击穿电压，所述单光子光电器件处于自由运行模式；

当所述可通断电缆断开且所述偏置电压源的偏置电压小于击穿电压，所述单光子光电器件处于线性模式。

5.如权利要求1所述的测试装置，所述信号读出单元连接所述脉冲激光器，用于接收所述脉冲激光器的同步信号；以及连接所述单光子光电器件，用于接收、存储并处理所述单光子光电器件的输出信号。

6.一种单光子光电器件的测试方法，利用权利要求1至5任一项所述的测试装置对单光子光电器件的参数进行测试，包括：

获取单光子光电器件有光照射的雪崩发生概率；

获取单光子光电器件无光照射的雪崩发生概率；

根据单光子光电器件有光照射的雪崩发生概率、无光照射的雪崩发生概率以及有光照射期间每次事件中单光子光电器件接收到的平均光子数，得到单光子光电器件的探测效率。

7.如权利要求6所述的测试方法，

所述有光照射的雪崩发生概率为：P₁＝C_P/C_tp，其中，C_tp为有光照射期间的事件数量，C_P为有光照射期间的雪崩信号数量；

所述无光照射的雪崩发生概率为：P₀＝C_d/C_td，其中，C_td为无光照射期间的事件数量，C_d为无光照射期间的雪崩信号数量；

所述探测效率为：

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其中，μ为有光照射期间每次事件中单光子光电器件接收到的平均光子数。

8.如权利要求7所述的测试方法，还包括：根据单光子光电器件无光照射的雪崩发生概率和事件的时间窗口宽度，得到单光子光电器件的暗计数率：

<mrow> <msub> <mi>R</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>c</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <msub> <mi>T</mi> <mi>w</mi> </msub> </mfrac> <mi>l</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub> <mi>P</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

其中，T_w为每次事件的时间窗口宽度。

9.如权利要求7所述的测试方法，当所述单光子光电器件处于门控模式，所述雪崩信号数量通过以下步骤获得：

从单光子光电器件没有雪崩发生时的输出信号中提取微分信号，并将所述微分信号存储；

增大偏置电压源的偏置电压，使单光子光电器件在门开时处于盖革模式，采集单光子光电器件的输出信号，所述输出信号为雪崩信号与微分信号的叠加信号；

将叠加信号减去存储的微分信号，得到不含微分信号的雪崩信号，对雪崩信号进行甄别，得到雪崩信号数量和到达时间。

10.如权利要求7所述的测试方法，还包括：

根据雪崩信号到达时间得到统计分布图，并根据式

<mrow> <msub> <mi>P</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>n</mi> <mi>i</mi> </msub> <mrow> <mi>N</mi> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msubsup> <msub> <mi>n</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> </mfrac> </mrow>

计算得到P_i，其为真实的第i个时间间隔内至少发生一次雪崩的概率，n_i为统计分布图中第i个时间间隔内的雪崩信号数量，N为测试期间的事件总数；

获得真实的第i个时间间隔内平均发生雪崩的次数S_i：

S_i＝-ln(1-P_i)；

由第i个时间间隔与真实的第i个时间间隔内平均发生雪崩的次数，得到修正后的雪崩时间分布图。