1.一种可双模式工作的雪崩光电探测器,其特征在于:包括可调电阻器R1,雪崩光电二极管APD,取样电阻Rs,低噪声放大器,多路开关一,线性放大器,计数器,信号处理器,数‑模转换器,以及多路开关二;
APD通过可调电阻器R1被偏置高压反向偏置,然后通过取样电阻Rs接到地端;
通过取样电阻Rs,APD探测光子得到的电流信号,被转化为电压信号后,输入低噪声放大器;低噪声放大器提供一定的增益,提高信噪比和后端驱动能力,以免APD输出信号在后续处理中被引入的噪声淹没,便于后续处理;
所述雪崩光电探测器的模式设定为线性模式时,首先调节R1到较小值,即1k欧姆~
100k欧姆,此时R1仅起限流作用,绝大部分偏置电压分配在APD上;其次,调整偏置高压,使此时APD上的反偏电压大于其开启电压Vth且小于其击穿电压Vbr,即让APD工作在线性增益区;然后,多路开关一和多路开关二都选择线性通道;从APD出来的信号经过低噪声放大之后,就进入线性放大器;线性放大器的增益需要根据后端接口的要求进行调节;后端接口是模‑数转换器或数据采集卡,根据其输入信号适用范围,对线性放大器的增益进行调节,以获得良好匹配;线性放大后的信号,经过多路开关二送入输出端Vout;
所述雪崩光电探测器的模式设定为盖革模式时,首先将R1调节到较大值,即500k欧姆~1M欧姆,此时R1起到淬灭电阻的作用,即对APD进行被动复位;其次,调节偏置高压,使APD上的反偏电压高于其击穿电压Vbr,即让APD工作在盖革区;然后将多路开关一和多路开关二都连接到盖革通道;从APD出来的信号经过低噪声放大之后,在盖革通道中依次通过计数器、信号处理器和数‑模转换器,最后通过多路开关二,输送到探测器输出端Vout;其中,计数器对饱和脉冲信号进行计数;信号处理器通过对单位时间内的计数进行统计,利用强度与脉冲信号频次的正相关关系,确定光信号强度;然后,信号处理器将得到的强度信息数值,按照其大小,通过数模转换器转化为幅度不同的脉冲;这些脉冲通过多路开关二输送到输出端Vout;
当模式设定为盖革模式时,根据单位时间内,APD输出的脉冲个数来映射强度信息,即正相关关系;第一个时间段Δt内的脉冲个数比第二个时间段Δt内多,即认为在前一个时间段Δt内的光强较强,在后一个时间段Δt内的光强较弱;
信号处理器将不同时间段Δt内的计数进行统计,信号处理器再将得到的统计个数除以统计时间段Δt,得到频次值;依据该值的大小发送相应幅度的脉冲,按照频次大的脉冲幅度大,频次小的幅度小的规则,将不同的频次值转换为幅度不同的脉冲,依时间顺序由数模转换器处理后输出,即N2/Δt的值在t2’时刻输出幅度为V2的脉冲,N3/Δt的值在t3’时刻输出幅度为V3的脉冲;N2和N3为不同时间段的脉冲个数;若N2大于N3,又因为Δt相同,则N2/Δt大于N3/Δt,于是V2大于V3;这样APD输出饱和脉冲的疏密程度信息,转换为输出端Vout输出的与之对应幅度的脉冲。