本發(fā)明涉及一種降低近紅外單光子探測(cè)器后脈沖概率的方法，屬于單光子探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著量子保密通信的推廣，人們對(duì)量子保密通信系統(tǒng)的要求也越來越高。為了提高通信質(zhì)量，降低量子保密通信系統(tǒng)的誤碼率是當(dāng)前任務(wù)之一。近紅外單光子探測(cè)器作為量子保密通信系統(tǒng)中的重要組成部分，其后脈沖概率是影響通信系統(tǒng)誤碼率的重要因素之一。為了降低量子保密通信系統(tǒng)的誤碼率，可以采取的一個(gè)主要方法是降低近紅外單光子探測(cè)器的后脈沖概率。

降低近紅外單光子探測(cè)器的后脈沖概率，有兩種主要的方法。一種是在雪崩光電二極管(APD)發(fā)生雪崩之后，加上一個(gè)較長(zhǎng)的死時(shí)間；另一種是在APD雪崩之后，迅速使加載在APD上的偏壓遠(yuǎn)小于雪崩電壓。第一種方法，加入一個(gè)較長(zhǎng)的死時(shí)間，雖然會(huì)降低后脈沖概率，減小系統(tǒng)的誤碼率，但同時(shí)也會(huì)降低量子保密通信系統(tǒng)的通信速率。為了不影響量子保密通信系統(tǒng)的通信速率，目前人們主要采取第二種方法，即在APD雪崩之后，迅速使加載在APD兩端的偏壓遠(yuǎn)小于雪崩電壓。為了實(shí)現(xiàn)雪崩后加載在APD兩端的偏壓遠(yuǎn)小于雪崩電壓，人們主要是通過提高加載在APD兩端的門脈沖幅度來實(shí)現(xiàn)。

為了提高門脈沖的幅度，可以采用高速放大芯片實(shí)現(xiàn)。但當(dāng)門脈沖的幅度提高到一定程度后，采用高速放大芯片已經(jīng)不能再對(duì)門脈沖起到放大作用了。因而，在現(xiàn)有的半導(dǎo)體技術(shù)下，需要采用新的方法來實(shí)現(xiàn)門脈沖放大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提出的一種降低近紅外單光子探測(cè)器后脈沖概率的方法，其通過頻譜分析的方式，得到一個(gè)幅度較大的門脈沖信號(hào)。通過這個(gè)高幅值的門脈沖信號(hào)，能夠迅速的使處于雪崩狀態(tài)的APD淬滅，使雪崩后APD兩端的電壓遠(yuǎn)小于雪崩電壓，從而降低了近紅外單光子探測(cè)器的后脈沖概率。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供了一種降低近紅外單光子探測(cè)器后脈沖概率的方法，其包括如下步驟：

通過頻譜分析的方式，得到幅度不低于15V的門脈沖信號(hào)；

將所述門脈沖信號(hào)使處于雪崩狀態(tài)的APD發(fā)生淬滅，使雪崩后APD兩端的電壓遠(yuǎn)小于雪崩電壓，從而降低了近紅外單光子探測(cè)器的后脈沖概率。

作為優(yōu)選方案，所述門脈沖信號(hào)由至少四個(gè)原始正弦波信號(hào)通過函數(shù)信號(hào)發(fā)生器實(shí)現(xiàn)相疊加而成。

作為優(yōu)選方案，若干所述原始正弦波信號(hào)的幅值均相同。

作為優(yōu)選方案，所述原始正弦波信號(hào)的數(shù)量為四個(gè)。

本發(fā)明的基本原理為：采用頻譜分析的方式，通過理論計(jì)算，將所需要的門脈沖分解為多個(gè)不同頻率、幅值較低的正弦波信號(hào)。之后通過正弦波發(fā)生器，得到所需的多個(gè)正弦波信號(hào)，并將這些正弦波信號(hào)分別通過各自的延時(shí)器，進(jìn)行精確調(diào)節(jié)相位之后疊加，從而得到所需的門脈沖信號(hào)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的放大方法，在理論上可以得到任意幅度的門脈沖，極大地拓展了采用高速放大芯片放大門脈沖帶來的局限性。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明的門脈沖產(chǎn)生的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明的門脈沖及各個(gè)正弦波的波形圖；

圖3為本發(fā)明中五個(gè)正弦波脈沖疊加時(shí)的波形圖；

圖4為本發(fā)明中六個(gè)正弦波脈沖疊加時(shí)的波形圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

原始正弦波信號(hào)的表達(dá)通式為，其中E為振幅，N、M為常數(shù)。下面以E＝5、M＝10、N＝[1，2，3，4]為例進(jìn)行說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例涉及利用四個(gè)原始正弦波信號(hào)疊加得到門脈沖信號(hào)，以降低近紅外單光子探測(cè)器后脈沖概率的方法，如圖1所示，包括如下步驟：

利用四個(gè)原始正弦波通過函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)Af(t)、Bf(t)、Cf(t)和Df(t)，這個(gè)四個(gè)信號(hào)分別經(jīng)過四個(gè)延時(shí)器(A、B、C、D)，消除傳輸延時(shí)造成的影響；之后通過加法器，合成一個(gè)新的波函數(shù)，波函數(shù)的表達(dá)公式如圖1中Ef(t)所示，即所需要的門脈沖信號(hào)，Af(t)、Bf(t)、Cf(t)、Df(t)和Ef(t)的表達(dá)式分別如下：

利用所述門脈沖信號(hào)處于雪崩狀態(tài)的APD發(fā)生淬滅，使雪崩后APD兩端的電壓遠(yuǎn)小于雪崩電壓，從而降低了近紅外單光子探測(cè)器的后脈沖概率。在圖2中，圖2A為Af(t)的波形圖，圖2B為Bf(t)的波形圖，圖2C為Cf(t)的波形圖，圖2D為Df(t)的波形圖，圖2E為Ef(t)的波形圖。由各波形圖可以看出，四個(gè)幅值均為5v的正弦波，經(jīng)過合成，最終得到一個(gè)峰峰值達(dá)到20V的脈沖信號(hào)。該脈沖Ef(t)的頻率與Af(t)的頻率相同。如果增加合適頻率的正弦波信號(hào)的數(shù)量，可以得到幅值更高的門脈沖。

經(jīng)過測(cè)試，在門脈沖為5V的時(shí)候，近紅外單光子探測(cè)器的后脈沖概率為4.2％；當(dāng)門脈沖幅度提高到20V時(shí)(其他條件均不變)，近紅外單光子探測(cè)器的后脈沖概率為1.8％。降低效果比較明顯。

實(shí)施例2

本實(shí)施例涉及利用五個(gè)原始正弦波信號(hào)疊加得到門脈沖信號(hào)，以降低近紅外單光子探測(cè)器后脈沖概率的方法，包括如下步驟：

利用五個(gè)原始正弦波通過函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)Af(t)、Bf(t)、Cf(t)和Df(t)，這個(gè)四個(gè)信號(hào)分別經(jīng)過四個(gè)延時(shí)器(A、B、C、D)，消除傳輸延時(shí)造成的影響；之后通過加法器，合成一個(gè)新的波函數(shù)，波函數(shù)的表達(dá)公式如圖1中Ef(t)所示，即所需要的門脈沖信號(hào)，Af(t)、Bf(t)、Cf(t)、Df(t)和Ef(t)的表達(dá)式分別如下：

利用所述門脈沖信號(hào)處于雪崩狀態(tài)的APD發(fā)生淬滅，使雪崩后APD兩端的電壓遠(yuǎn)小于雪崩電壓，從而降低了近紅外單光子探測(cè)器的后脈沖概率。在圖3中，圖3A為Af(t)的波形圖，圖3B為Bf(t)的波形圖，圖3C為Cf(t)的波形圖，圖3D為Df(t)的波形圖，圖3E為Ef(t)的波形圖。由各波形圖可以看出，四個(gè)幅值均為5v的正弦波，經(jīng)過合成，最終得到一個(gè)峰峰值達(dá)到20V的脈沖信號(hào)。該脈沖Ef(t)的頻率與Af(t)的頻率相同。如果增加合適頻率的正弦波信號(hào)的數(shù)量，可以得到幅值更高的門脈沖。

經(jīng)過測(cè)試，在門脈沖為5V的時(shí)候，近紅外單光子探測(cè)器的后脈沖概率為4.2％；當(dāng)門脈沖幅度提高到20V時(shí)(其他條件均不變)，近紅外單光子探測(cè)器的后脈沖概率為1.8％。降低效果比較明顯。

實(shí)施例3

本實(shí)施例涉及利用五個(gè)原始正弦波信號(hào)疊加得到門脈沖信號(hào)，以降低近紅外單光子探測(cè)器后脈沖概率的方法，包括如下步驟：

利用五個(gè)原始正弦波通過函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)Af(t)、Bf(t)、Cf(t)和Df(t)，這個(gè)四個(gè)信號(hào)分別經(jīng)過四個(gè)延時(shí)器(A、B、C、D)，消除傳輸延時(shí)造成的影響；之后通過加法器，合成一個(gè)新的波函數(shù)，波函數(shù)的表達(dá)公式如圖1中Ef(t)所示，即所需要的門脈沖信號(hào)，Af(t)、Bf(t)、Cf(t)、Df(t)和Ef(t)的表達(dá)式分別如下：

利用所述門脈沖信號(hào)處于雪崩狀態(tài)的APD發(fā)生淬滅，使雪崩后APD兩端的電壓遠(yuǎn)小于雪崩電壓，從而降低了近紅外單光子探測(cè)器的后脈沖概率。在圖4中，圖4A為Af(t)的波形圖，圖4B為Bf(t)的波形圖，圖4C為Cf(t)的波形圖，圖4D為Df(t)的波形圖，圖4E為Ef(t)的波形圖。由各波形圖可以看出，四個(gè)幅值均為5v的正弦波，經(jīng)過合成，最終得到一個(gè)峰峰值達(dá)到20V的脈沖信號(hào)。該脈沖Ef(t)的頻率與Af(t)的頻率相同。如果增加合適頻率的正弦波信號(hào)的數(shù)量，可以得到幅值更高的門脈沖。

經(jīng)過測(cè)試，在門脈沖為5V的時(shí)候，近紅外單光子探測(cè)器的后脈沖概率為4.2％；當(dāng)門脈沖幅度提高到20V時(shí)(其他條件均不變)，近紅外單光子探測(cè)器的后脈沖概率為1.8％。降低效果比較明顯。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。