CN115406545B - Spad自由运行模式下探测信号的修正方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种SPAD自由运行模式下探测数据的修正方法及设备，属于单光子探测领域，方法包括：步骤1，预先标定后脉冲概率曲线和探测效率修正曲线，SPAD探测器接收原始累积信号；步骤2，计算实际后脉冲概率；步骤3，利用步2的结果结合原始累积信号对后脉冲进行修正；步骤4，根据原始累积信号计算死时间补偿概率，结合步3的结果进行死时间修正；步骤5，结合步1的探测效率修正曲线对步4的结果进行修正，得出SPAD探测器经后脉冲、死时间和探测效率修正后光子数数据。该方法能抑制自由运行模式下的后脉冲效应，修正由死时间和探测效率非线性响应带来的影响。使SPAD探测器探测信号更精准，提高精度，扩大使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及单光子探测领域，尤其涉及一种对SPAD自由运行模式下探测信号的死时间、后脉冲和探测效率的修正方法。
背景技术
单光子探测技术是对光子进行精密测量的技术。由于单个光子的能量非常小，仅10-19焦耳量级，因而要求单光子探测器件具有极高的增益和极低的噪声。常用的单光子探测器有光电倍增管（PMT）、超导纳米线单光子探测器（SNSPD）、量子场效应管、基于半导体的雪崩光电二极管和基于上转换技术的上转换单光子探测器。
基于半导体的雪崩光电二极管的探测效率和响应波段与所使用的材料有关。现在单光子探测中普遍使用的有基于硅的SiAPD和基于铟镓砷的InGaAs/InP SPD，因为都是使用具有单光子探测能力的光电探测雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode)，因而可称为SPAD探测器。上转换单光子探测器也是通过使用上转换技术将不方便进行探测的近红外光转换为可见光，利用可见光波段探测性能好的SiAPD进行探测，实现近红外光的探测。
SiAPD和InGaAs/InP SPD可以工作在门控和自由运行两种模式。门控模式下，SPAD只能在短时间内将偏置电压设置在击穿电压以上。这段时间（持续时间）称为门，探测器只在门打开期间进行计数。如果门未打开或处于死区时，则不会探测到光子，不进行计数。门控模式用于光子到达时间已知的应用。自由运行模式下，SPAD的偏置电压一般高于击穿电压，SPAD处于探测状态。只有在探测到光子、产生暗计数或者后脉冲时，发生雪崩，偏置电压才会在很短的时间内降到击穿电压以下，这段时间称为死区时间，用于淬灭雪崩。死区时间内，SPAD无法进行探测计数，在所有其他时间，偏置电压高于击穿电压，SPAD处于探测计数状态。自由运行模式对于光子到达时间未知的应用非常方便。
在激光雷达大气遥感领域，SPAD常用于激光雷达系统的接收端，用于接收来自大气的微弱后向散射信号，通过一定时间的累积，可以恢复后向散射信号。由于后向散射信号的光子到达时间不可预测，因此，使用SPAD进行探测时，一般工作在自由运行模式下。
SPAD的雪崩发生时，部分雪崩载流子会被雪崩倍增区中由于材料缺陷产生的陷阱能级所俘获，在该次雪崩结束后的一段时间有一定概率被释放出来，若此时探测器处于正常的探测状态，则会引发一个新的雪崩脉冲，即后脉冲。雪崩发生后，偏置电压才会在很短的时间内降到击穿电压以下，用于淬灭雪崩，在该时间段内，探测器无法进行探测计数，这段时间称为死区时间。后脉冲会引起误计数，从而使探测光子数信号失真。死时间则是在实际的激光雷达信号应用中，当接收的信号过强时，死时间的存在会导致接收光子数下降，使探测信号偏离真实信号。实际的SiPAD和上转换探测器可以通过一些方式降低后脉冲发生概率，自由运行模式下，现有的探测器能控制在1%以内。InGaAs/InP SPD的后脉冲概率较高，在平衡死时间和后脉冲概率的情况下，一般在10%左右。对于死时间，其影响强弱取决于接收光子信号的强弱，当接收信号较弱时，远小于探测器的饱和计数率时，则死时间的影响可忽略不计，当接收信号较强时，死时间的影响甚至会导致信号完全失真。因此，实际应用中需要对死时间和后脉冲进行修正。对于SPAD探测器，由于其探测效率随入射光强的强弱而变化，还需要进行探测效率的修正。
现有的SPAD探测器死时间和后脉冲修正算法中，在接收信号光较强时，并不能很好的恢复出原来的真实信号，使得SPAD探测器接收的较强信号无法被充分利用，在实际应用中，只能丢失，从而降低了SPAD探测器的有效探测范围，使得在激光雷达等应用中，降低实际激光雷达的探测范围和探测距离。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供了一种SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法及设备，能准确修正自由运行模式下SPAD探测器探测信号的死时间、后脉冲和探测效率，提升SPAD探测器的有效探测范围，进而解决现有技术中存在的上述技术问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法，用于对SPAD探测器在自由运行模式下获得的原始累积信号进行后脉冲、死时间和探测效率的修正，按后脉冲标定原理图和探测效率原理图中的光路，使用SPAD探测器预先标定得出SPAD探测器的后脉冲概率曲线和探测效率修正曲线，包括以下步骤：
步骤1，用SPAD探测器在一般的光路中接收原始累积信号；
步骤2，利用预先标定得出的SPAD探测器的后脉冲概率曲线，结合一个时刻与另一时刻之间时段内不发生探测计数的概率计算得出原始累积信号中两个时刻产生的实际后脉冲概率；
步骤3，利用步骤2计算出的实际后脉冲概率结合原始累计信号对后脉冲进行修正，得出修正后脉冲的信号；
步骤4，根据原始累积信号计算死时间补偿概率，通过死时间补偿概率结合修正后脉冲的信号对死时间进行修正，得出修正死时间和修正后脉冲的信号；
步骤5，利用修正死时间和修正后脉冲的信号结合预先标定得出的探测效率修正曲线对SPAD探测器的探测效率进行修正，修正后得出所述SPAD探测器经后脉冲、死时间和探测效率修正后的光子数数据。
一种处理设备，包括：
至少一个存储器，用于存储一个或多个程序；
至少一个处理器，能执行所述存储器所存储的一个或多个程序，在一个或多个程序被处理器执行时，使得所述处理器能实现本发明所述的方法。
与现有技术相比，本发明所提供的SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法及设备，其有益效果包括：
通过利用SPAD探测器自由运行模式下后脉冲概率曲线稳定不变的特性，标定SPAD探测器的后脉冲概率曲线，计算实际探测信号中后脉冲的大小以实现后脉冲的修正，再利用SPAD探测器固定的死时间长度，计算死时间对实际SPAD光子计数的影响概率，实现SPAD探测器的死时间修正，最后通过利用超导探测器无后脉冲，饱和计数率高且探测效率稳定的优势，来标定SPAD探测器的不同光子数下探测效率，实现了SPAD探测效率的修正，能使SPAD探测器探测信号更加精准，提高SPAD探测信号的精度，扩大SPAD探测有用范围，尤其在接收信号较强时，其修正效果极为明显。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法的流程图。
图2为本发明实施例提供的修正方法中的SPAD探测器的后脉冲概率曲线标定原理图。
图3为本发明实施例提供的修正方法中的SPAD探测器的探测效率概率曲线标定原理图。
图4为本发明实施例提供的修正方法的后脉冲概率曲线。
图5为SPAD探测器的原探测信号与本发明实施例提供的修正方法对该原探测信号进行逐一后脉冲、死时间、探测效率修正后信号的对比示意图。
图6为本发明实施例2提供的SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法的具体流程图。
具体实施方式
下面结合本发明的具体内容，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，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。
首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。
术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素（如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等），应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。
除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。
术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。
下面对本发明所提供的SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
如图1所示，本发明实施例提供一种SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法，用于对SPAD探测器在自由运行模式下获得的原始累积信号进行后脉冲、死时间和探测效率的修正，按后脉冲标定原理图和探测效率原理图中的光路，使用SPAD探测器预先标定得出SPAD探测器的后脉冲概率曲线和探测效率修正曲线，包括以下步骤：
步骤1，用SPAD探测器在一般的光路中接收原始累积信号；
步骤2，利用预先标定得出的SPAD探测器的后脉冲概率曲线，结合一个时刻与另一时刻之间时段内不发生探测计数的概率计算得出原始累积信号中两个时刻产生的实际后脉冲概率；
步骤3，利用步骤2计算出的实际后脉冲概率结合原始累计信号对后脉冲进行修正，得出修正后脉冲的信号；
步骤4，根据原始累积信号计算死时间补偿概率，通过死时间补偿概率结合修正后脉冲的信号对死时间进行修正，得出修正死时间和修正后脉冲的信号；
步骤5，利用修正死时间和修正后脉冲的信号结合预先标定得出的探测效率修正曲线对SPAD探测器的探测效率进行修正，修正后得出所述SPAD探测器经后脉冲、死时间和探测效率修正后的光子数数据。
上述预先标定得出的后脉冲概率曲线和探测效率修正曲线，属于预处理工作，两条曲线事先标定后，即可在同一SPAD探测器中重复使用。
上述修正方法中，按后脉冲标定原理图中的光路，通过以下方式使用SPAD探测器预先标定得出SPAD探测器的后脉冲概率曲线，包括：
如图2所示，将激光器发射的连续光经衰减器衰减后，由声光调制器调制成脉冲光，然后由SPAD探测器进行探测，探测后经采集卡采集的数据去除探测器底噪后，通过电脑对去除探测器底噪后数据进行指数拟合得出所述SPAD探测器的后脉冲概率曲线，或者通过电脑对去除探测器底噪后数据进行多项式拟合得出所述SPAD探测器的后脉冲概率曲线
，或将通过电脑将去除探测器底噪后数据中后脉冲部分数据除以脉冲光数据获得后脉冲概率数据，该后脉冲概率数据组成后脉冲概率曲线
；
如图3所示，上述方法中，按探测效率原理图中的光路，通过以下方式使用SPAD探测器预先标定得出SPAD探测器的探测效率修正曲线，包括：
将激光器发出的连续光经衰减器衰减后，再由声光调制器 调制成窄脉冲光，然后由分束器分为两路光分别由超导探测器和SPAD探测器探测，最后经由采集卡同时采集，采集的数据通过电脑进行死时间修正后，再使用多项式拟合后即获得所述SPAD探测器探测效率修正曲线
。
上述方法的步骤2中，按以下方式利用预先标定得出的SPAD探测器的后脉冲概率曲线，结合一个时刻与另一时刻之间时段内不发生探测计数的概率计算得出原始累积信号中两个时刻产生的实际后脉冲概率，包括：
通过以下公式计算原始累积信号
中一个时刻
处在另一个时刻
处产生的实际后脉冲概率，为：
其中，
表示一个时刻
处的信号在另一个时刻
处理论上产生后脉冲的概率，
表示SPAD探测器在
时刻到另一个时刻
的时段内不发生探测计数的概率；因为实际的后脉冲概率受
到
时段内探测计数的影响，当在
到
时段内有新的探测计数后，理论上认为实际的后脉冲概率由该新的计数产生，因而要确保在
到
时段内，没有新的探测计数，
为死时间；
按如下公式计算：
上述方法的步骤3中，按以下方式利用步骤2计算出的实际后脉冲概率结合原始累计信号对后脉冲进行修正，得出修正后脉冲的信号，包括：
其中，
为经过修正后脉冲的信号；
为原始累积信号；
表示进行积分
的原始累积信号；
表示时刻x处的信号在时刻t处产生的实际后脉冲概率大小。
上述方法的步骤4中，按以下方式根据原始累积信号计算死时间补偿概率，死时间补偿概率再结合修正后脉冲后的信号对死时间进行修正，得出修正死时间和修正后脉冲的信号，包括：
其中，
表示修正死时间和修正后脉冲的信号；
表示死时间补偿概率，即t时刻前死时间内光子数数据占该时段内探测的最大光子数的比例，最大光子数即为累积脉冲数n；
为死时间。
上述方法的步骤5中，按以下方式利用修正死时间和修正后脉冲的信号结合预先标定得出的探测效率修正曲线对SPAD探测器的探测效率进行修正，修正后得出所述SPAD探测器经后脉冲、死时间和探测效率修正后的光子数数据，包括：
利用探测效率修正曲线
按如下方式进行探测效率进行修正：
本发明实施例还提供一种处理设备，包括：
至少一个存储器，用于存储一个或多个程序；
至少一个处理器，能执行所述存储器所存储的一个或多个程序，在一个或多个程序被处理器执行时，使得所述处理器能实现上述的方法。
本发明进一步提供一种可读存储介质，存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时能实现上述的方法。
综上可见，本发明实施例的修正方法，通过利用SPAD自由运行模式下后脉冲概率曲线稳定不变的特性，标定SPAD的后脉冲概率曲线，计算实际探测信号中后脉冲的大小以实现后脉冲的修正。再利用SPAD固定的死时间长度，计算死时间对实际SPAD光子计数的影响概率，实现SPAD的死时间修正。最后通过利用超导探测器无后脉冲，饱和计数率高，且探测效率稳定的优势，来标定SPAD的不同光子数下探测效率，以实现SPAD探测效率的修正。该方法可以抑制自由运行模式下的后脉冲效应，做死时间修正和探测效率的修正，能使SPAD探测器探测信号更加精准，提高SPAD探测信号的精度，扩大SPAD探测有用范围，尤其在接收信号较强时，其修正效果极为明显。很好的解决了现有的SPAD探测器死时间和后脉冲修正算法中，在接收信号光较强时，并不能很好的恢复出原来的真实信号，使得SPAD探测器接收的较强信号无法被充分利用的问题。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法进行详细描述。
实施例1
参见图1，本发明实施例提供一种SPAD自由运行模式下探测信号的死时间、后脉冲和探测效率的修正方法，用于对SPAD自由运行模式下获得的原始累积信号进行后脉冲和死时间修正以及探测效率的拟合，其具体过程如下：
首先做预处理，标定出SPAD探测器的后脉冲概率曲线
，其死时间为
。其标定原理图如图2所示，激光器发射的连续光经衰减器衰减后，由声光调制器(AOM)调制成脉冲光，然后由SPAD探测器进行探测，探测信号经采集卡采集后的数据去除探测器底噪后，通过电脑对去除探测器底噪后的数据进行指数拟合或者多项式拟合得出后脉冲概率曲线
，或者通过电脑将去除探测器底噪后的数据中后脉冲部分数据除以脉冲光数据获取后脉冲概率数据，该后脉冲概率数据直接组成后脉冲概率曲线
；
具体的，可通过电脑将去除探测器底噪后的数据存储在数组中，使数组中后脉冲部分数据除以脉冲光数据获取后脉冲概率数据，将得到的后脉冲概率数据存储在新的数组中直接组成后脉冲概率曲线
。
该后脉冲概率曲线标定一次后对同一SPAD探测器可重复使用，得出的后脉冲概率曲线
如图4所示，对于原始的累积信号
，其在一个时刻
处在另一个时刻
处产生的实际后脉冲概率为：
其中
表示SPAD探测器在
时刻到另一个时刻
的时段内不发生探测计数的概率，
为死时间；
表示一个时刻
处的信号在另一个时刻
处理论上产生后脉冲的概率；
可以按如下公式计算：
通过计算
，可以获取原始累积信号中
处的信号在
处产生的后脉冲的概率。再通过以下公式，可以实现后脉冲的校正：
其中，
为经过修正后脉冲的信号。由于原始累积信号因探测器死时间的存在，导致信号失真，还需要做死时间的修正。对于死时间修正，探测器的死时间为
时，则
按如下方式进行死时间修正：
死时间修正后，由于其探测效率随入射光强的强弱而变化，还需要进行探测效率的修正。探测效率修正曲线需要通过实验进行预处理标定，标定一次之后对同一SPAD探测器可重复使用。本发明以超导探测器为参考，利用超导探测器无后脉冲，饱和计数率高，且探测效率稳定的优势标定探测效率修正曲线。其标定实验原理图如图3所示，激光器发出的连续光经衰减器衰减后，再由声光调制器(AOM)调制成窄脉冲光，然后由分束器分为两路光分别由超导探测器(SNSPD)和SPAD探测器探测，最后经由采集卡同时采集，采集的数据通过电脑进行死时间修正后，再进行多项式拟合，获得探测效率修正曲线
。利用
按如下方式进行探测效率修正：
实施例2
本实施例以激光雷达回波信号探测为例，对本发明的修正方法进行说明，这里假
设激光脉冲频率为
,SPAD为InGaAs/InP SPD,其死时间为
探测的探测
信号分为1000个距离门，每个距离门时长为
，对应实际距离为15m，单个探测信号N
(i)的累积时长为1s，i表示该信号的距离门序号。这里的距离门理论上指一段时间，距离门
序号可以表示该时段在时间线的具体位置。在实际应用中，由于该距离门包含的时间段相
对很小，考虑实际数据处理情况，可以在一些情况下由距离门序号代指时刻，与前面的所述
时刻对应。而在计算
、
等时，为了更加精确的计算，则距离门需
要结合死时间
和距离门时长
来代指具体时刻。如图6所示，则修正步骤为：
预处理：按后脉冲标定原理图和探测效率原理图中的光路使用SPAD探测器标定出SPAD探测器的后脉冲概率曲线和探测效率修正曲线；两曲线事先标定即可在同一SPAD探测器中重复使用；
步骤1，使用SPAD探测器在一般的激光雷达光路中接收激光雷达回波探测信号N(i)作为原始累积信号；
步骤2，将所标定的后脉冲概率曲线转化为单个距离门100ns累积的后脉冲概率曲线
，利用
计算第i个距离门在第j个距离门处产生的实际后脉冲概率
，计算过程如下：
其中，
表示在第i个距离门和第j个距离门之间没有发生光
子计数的概率。
表示在第i个距离门的光子计数在第j个距离门处产生后脉冲的概率；
可以如下计算：
步骤3，计算修正后脉冲的信号
，计算每个距离门处的后脉冲光子数大小并消除，其具体过程如下：
步骤4，计算每个距离门内光子数受探测器死时间的影响的大小，对信号
做死时间修正，其过程如下：
步骤5，利用探测效率修正曲线
按如下方式对进行探测效率修正：
本领域普通技术人员可以理解：实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
Claims (7)
1.一种SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法，其特征在于，用于对SPAD探测器在自由运行模式下获得的原始累积信号进行后脉冲、死时间和探测效率的修正，按后脉冲标定原理图和探测效率原理图中的光路，使用SPAD探测器预先标定得出SPAD探测器的后脉冲概率曲线和探测效率修正曲线，包括以下步骤：
步骤1，用SPAD探测器在一般的光路中接收原始累积信号；
步骤2，利用预先标定得出的SPAD探测器的后脉冲概率曲线，结合一个时刻与另一时刻之间时段内不发生探测计数的概率计算得出原始累积信号中两个时刻产生的实际后脉冲概率；
步骤3，利用步骤2计算出的实际后脉冲概率结合原始累计信号对后脉冲进行修正，得出修正后脉冲的信号；
步骤4，根据原始累积信号计算死时间补偿概率，通过死时间补偿概率结合修正后脉冲的信号对死时间进行修正，得出修正死时间和修正后脉冲的信号；
步骤5，利用修正死时间和修正后脉冲的信号结合预先标定得出的探测效率修正曲线对SPAD探测器的探测效率进行修正，修正后得出所述SPAD探测器经后脉冲、死时间和探测效率修正后的光子数数据。
2.根据权利要求1所述的SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法，其特征在于，所述方法中，按后脉冲标定原理图中的光路，通过以下方式使用SPAD探测器预先标定得出SPAD探测器的后脉冲概率曲线，包括：
将激光器发射的连续光经衰减器衰减后，由声光调制器调制成脉冲光，然后由SPAD探
测器进行探测，探测后经采集卡采集的数据去除探测器底噪后，通过电脑对去除探测器底
噪后数据进行指数拟合得出所述SPAD探测器的后脉冲概率曲线
，或者通过电脑对去除
探测器底噪后数据进行多项式拟合得出所述SPAD探测器的后脉冲概率曲线
，或者通过
电脑将去除探测器底噪后数据中后脉冲部分数据除以脉冲光数据获得后脉冲概率数据，直
接由该后脉冲概率数据组成SPAD探测器的后脉冲概率曲线
；
所述方法中，按探测效率原理图中的光路，通过以下方式使用SPAD探测器预先标定得出SPAD探测器的探测效率修正曲线，包括：
将激光器发出的连续光经衰减器衰减后，再由声光调制器调制成窄脉冲光，然后由分束器分为两路光分别由超导探测器和SPAD探测器探测，最后经由采集卡同时采集，采集的数据通过电脑进行死时间修正后，再使用多项式拟合后即获得所述SPAD探测器探测效率修正曲线
。
3.根据权利要求1或2所述的SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法，其特征在于，所述步骤2中，按以下方式利用预先标定得出的SPAD探测器的后脉冲概率曲线，结合一个时刻与另一时刻之间时段内不发生探测计数的概率计算得出原始累积信号中两个时刻产生的实际后脉冲概率，包括：
通过以下公式计算原始累积信号
中一个时刻
处在另一个时刻
处产生的实际后脉冲概率，为：
其中，
表示一个时刻
处的信号在另一个时刻
处理论上产生后脉冲的概率；
表示SPAD探测器在
时刻到另一个时刻
的时段内不发生探测计数的概率，
为死时间；
按如下公式计算：
4.根据权利要求3所述的SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法，其特征在于，所述步骤3中，按以下方式利用步骤2计算出的实际后脉冲概率结合原始累计信号对后脉冲进行修正，得出修正后脉冲的信号，包括：
其中，
为经过修正后脉冲的信号；
为原始累积信号；
表示进行积分的原
始累积信号；
表示时刻x处的信号在时刻t处产生的实际后脉冲概率大小。
5.根据权利要求4所述的SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法，其特征在于，所述步骤4中，按以下方式根据原始累积信号计算死时间补偿概率，死时间补偿概率再结合修正后脉冲的信号对死时间进行修正，得出修正死时间和修正后脉冲的信号，包括：
其中，
表示修正死时间和修正后脉冲的信号；
表示死时间补偿概率，即t时刻前死时间内光子数数据占该时段内探测的最大光子数的比例，最大光子数即为累积脉冲数n；
为死时间。
6.根据权利要求5所述的SPAD自由运行模式下探测信号的修正方法，其特征在于，所述步骤5中，按以下方式利用修正死时间和修正后脉冲的信号结合预先标定得出的探测效率修正曲线对SPAD探测器的探测效率进行修正，修正后得出所述SPAD探测器经后脉冲、死时间和探测效率修正后的光子数数据，包括：
利用探测效率修正曲线
按如下方式进行探测效率进行修正：
7.一种处理设备，其特征在于，包括：
至少一个存储器，用于存储一个或多个程序；
至少一个处理器，能执行所述存储器所存储的一个或多个程序，在一个或多个程序被处理器执行时，使得所述处理器能实现权利要求1-6任一项所述的方法。
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