本实用新型涉及光信号探测技术领域，特别涉及一种基于单光子探测的雪崩信号提取系统。
背景技术：
在GHz近红外单光子探测器中，提取雪崩信号有多种方法，图1为其中一种常见的方法。该电路的工作流程为：①偏置电压通过电阻R1加载在雪崩光电二极管(APD)阴极上，门脉冲信号通过电容C1加载在APD阴极上；②雪崩信号及尖峰噪声由APD阳极，经过采样电阻R2输出；③输出的信号经功分器分成两个大小相等的信号，一路信号不经过延时直接输入到减法器，另一路信号经过一个周期的延时后输入到减法器；④输入到减法器中的两个信号相减，尖峰噪声被抑制，雪崩信号可以提取出来；⑤提取出来的雪崩信号幅度较低，需要经过放大器放大后再输出给后续处理电路。该方案的时序示意图如图2所示，该方案因为原理性的原因(采用了延时自相减的方式)，会带来一个周期的死时间，导致在探测到一个单光子信号之后，下一个周期的单光子信号无法被探测到，探测过程会损失大量单光子信号，极大地降低了探测效率。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种基于单光子探测的雪崩信号提取系统，以解决现有技术中单光子探测由于原理性的原因(采用了延时自相减的方式)，会带来一个周期的死时间，导致在探测到一个单光子信号之后，下一个周期的单光子信号无法被探测到，探测过程会损失大量单光子信号，极大地降低了探测效率的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于单光子探测的雪崩信号提取系统，包括：
雪崩光电二极管，所述雪崩光电二极管的负极分两路，一路通过电阻加载有偏置电压单元，一路通过电容加载有门脉冲信号发生器；
门脉冲信号发生器，用于产生正弦波形的门信号；
N路倍频减法器，所述N>1，所述N路倍频减法器级联在雪崩光电二极管阳极，所述雪崩光电二极管还通过连接下拉电阻接地；
低噪放大器，所述N路倍频减法器中的最后一路连接低噪声放大器并至雪崩信号输出端。
优选地，所述N路倍频减法器为4路补偿电路。
优选地，所述低噪声放大器的输出端通过低通滤波器连接至雪崩信号输出端。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
本发明的基于单光子探测的雪崩信号提取系统，该系统利用了尖峰噪声频谱与雪崩信号频谱的差异性，通过模拟尖峰噪声各频段的噪声，经由多个倍频减法器，依次减去不同频段的噪声。与原有的雪崩信号处理方法相比，该实用新型避免了自差分平衡方案带来的一个周期的死时间，能够完整地提取雪崩信号，极大的提高了探测效率。
附图说明
图1为现有技术中自差分雪崩信号处理系统原理图；
图2为现有技术中自差分提取雪崩信号的时序示意图；
图3为本发明的基于单光子探测的雪崩信号提取系统的系统原理图；
图4为尖峰噪声的频谱分布示意图；
图5为经过第一个减法器(减去1GHz频段的噪声)后的噪声频谱分布示意图；
图6为经过第二个减法器(减去2GHz频段的噪声)后的噪声频谱分布示意图；
图7为经过第三个减法器(减去3GHz频段的噪声)后的噪声频谱分布示意图；
图8为经过第四个减法器(减去4GHz频段的噪声)后的噪声频谱分布示意图。
图中：雪崩光电二极管100，偏置电压单元200，门脉冲信号发生器300，倍频减法器400，低噪声放大器500，低通滤波器600。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明进行清楚、完整地描述。
如图3所示，一种基于单光子探测的雪崩信号提取系统，包括：
雪崩光电二极管100，所述雪崩光电二极管100的负极分两路，一路通过电阻R1加载有偏置电压单元200，一路通过电容C1加载有门脉冲信号发生器300；
门脉冲信号发生器300，用于产生正弦波形的门信号；
N路倍频减法器400，所述N>1，所述N路倍频减法器400级联在雪崩光电二极管100阳极，所述雪崩光电二极管100还通过连接下拉电阻R2接地；
低噪放大器500，所述N路倍频减法器400中的最后一路连接低噪声放大器500并至雪崩信号输出端。所述N路倍频减法器400为4路补偿电路。
所述低噪声放大器500的输出端通过低通滤波器600连接至雪崩信号输出端。
该系统的工作流程为：①偏置电压通过电阻R1加载在雪崩光电二极管(APD)阴极上，门脉冲信号通过电容C1加载在APD阴极上；②雪崩信号及尖峰噪声由APD阳极，经过采样下拉电阻R2输出；③输出的信号经过频谱分析，可以发现尖峰噪声主要集中在基频、二倍频、三倍频和四倍频上(即1GHz、2GHz、3GHz和4GHz处)，通过模拟各个频段的噪声，通过分别减去各个频段的噪声。④经过四次噪声相减后，提取出来的雪崩信号经过低噪放大器放大后再输出给后续处理电路，如图4为经APD阳极采样的尖峰噪声频谱分布示意，如图5至图8为依次经过基频、二倍频、三倍频和四倍频减法器后尖峰噪声分布示意。
综合以上本发明的系统结构与原理可知，本发明的基于单光子探测的雪崩信号提取系统，该系统利用了尖峰噪声频谱与雪崩信号频谱的差异性，通过模拟尖峰噪声各频段的噪声，经由多个倍频减法器，依次减去不同频段的噪声。与原有的雪崩信号处理方法相比，该实用新型避免了自差分平衡方案带来的一个周期的死时间，能够完整地提取雪崩信号，极大的提高了探测效率。