一种用于测试激光源、探测器的装置及其测试方法与流程

本发明涉及量子保密通信技术领域，尤其涉及量子保密通信中的dfb激光器和单光子探测器，具体地说是一种用于测试激光源、探测器的装置及其测试方法；该测试装置和测试方法能够解决单光子探测器设备的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽的测试标定问题；能够完成对量子保密通信中的dfb激光器的光学参数、技术指标进行测试，并能够覆盖dfb厂家的出厂参数测试。

背景技术：

现有的量子保密通信领域中，激光源采用dfb激光器进行发光；在现有的厂商进行dfb激光器测试中通常在激光器的正极和rf-或dc-端增加一个电源（电压源或者电流源），通过调节电源电压大小（或者电流大小）来测试激光器的发光光谱、p-i曲线以及功率稳定性等。现有厂家dfb激光器的出厂测试示意图如图1所示，该方案能够测试出dfb激光器的一些通用的参数及技术指标。在经典通信应用中，通常将dc-端加载的电流值较大（远大于其约定发热电流ith值），通过改变rf-端的电流大小产生不同的发光脉冲，激光器始终处于发光状态。dfb激光器厂家的测试方案非常适用于经典通信领域。

但现有的dfb激光器的测试方法与量子保密通信领域中的使用方法存在较大差异，量子保密通信领域中dfb激光器发光为了保障发光相位随机性，在设计中一般采用在dc-端加载电流小于ith，而rf-端上加载一个较大的窄脉冲电流实现dfb激光器的发光控制。故dfb厂家的激光器出厂测试与量子保密通信领域中的应用差异较大，不能很好的测试在量子保密通信领域中dfb激光器的发光特性。例如：现有的dfb厂家激光器测试方法不能对dfb激光器rf-端增加一个窄脉冲电流（要求脉冲宽度在百ps量级），无法测试出dfb激光器在不同的窄脉冲电流和dc-端增加电流组合下的消光比、光谱等特性。

单光子探测技术是量子保密通信领域中的核心技术之一。目前，量子保密通信领域中的单光子探测器主要基于ingaas/inp材料的雪崩二极管apd作为其探测元件。它的工作模式是通过在apd管子上加上高于雪崩电压的偏置电压使其处于“盖革”模式，当单光子到达apd管子上一定概率触发apd发生“自持雪崩”，产生较大的雪崩电流，通过后级处理电路完成对其进行检测，从而实现单光子的探测。为了保障单光子探测器的连续探测，必须在雪崩发生后、下一个光子到达前淬灭该雪崩过程，目前通用的方式采用门控模式实现雪崩过程的淬灭。

量子保密通信中，为了保障qkd过程生成密钥的安全性，通常对探测器设备中多通道单光子探测器的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽等性能提出相对严格的匹配要求。目前，各大厂商对单光子探测参数测试提出了不同的测试条件。例如：瑞士idq公司、美国princetonlightwave公司以及中国科大国盾公司都提出了不同的测试方法，其中科大国盾“一种单光子探测器的测试装置及其测试方法”中较为详细的提出了单光子探测器的各个技术指标的测试方法。科大国盾提出的一种单光子探测器的测试装置及其测试方法的技术方案如图2所示。科大国盾公司提出的测试方法为：通过人机交换设备（含软件）软件实现测试中的参数下发和数值计算、统计；主控电路中输出光源触发驱动信号给窄脉冲光源，窄脉冲光源发光后在经过光衰减器产生单光子用于测试，同时主控电路中的门控触发信号驱动送给单光子探测器模块，延时调节在主控电路（测试工装）中实现，单光子探测器模块输出的计数送给主板电路上进行数据处理后得到单光子探测器模块的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽等计数指标。科大国盾提出的“一种单光子探测器的测试装置及其测试方法”能够有效的解决单光子探测器在量子保密通信领域中相关技术指标测试问题。但是，现有的测试装置需要提供外部的窄脉冲光源和光衰减器，占用较多的设备和仪器。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种用于测试激光源、探测器的装置及其测试方法；该测试装置和测试方法能够解决单光子探测器设备的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽的测试标定问题；能够完成对量子保密通信中的dfb激光器的光学参数、技术指标进行测试，并能够覆盖dfb厂家的出厂参数测试。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种用于测试激光源、探测器的装置，包括测试电路，其特征在于：所述的测试电路包括控制器、时钟模块、时间位置测量模块、光源模块、光衰减模块、分光器模块；

控制器，用于接收人机交换设备发出的指令并根据接收到的指令生成相应的控制指令，并将所述控制指令发送给对应模块，且能够接收所述对应模块传输来的信息并传输给所述人机交换设备；在控制器上设置有能够与人机交换设备相连接的端口以及多个与对应模块相连接的端口；

时钟模块，用于接收所述控制器发出的控制指令并根据所述控制指令生成同步时钟信号，将所述同步时钟信号发送给单光子探测器设备和时间位置测量模块；在时钟模块上设置有与单光子探测器设备和时间位置测量模块相连接的端口；

时间位置测量模块，用于接收所述单光子探测器设备发出的计数脉冲信号和接收所述时钟模块输出的所述同步时钟信号，将所述计数脉冲信号直接传输给所述控制器、或者根据所述计数脉冲信号和所述同步时钟信号进行时间位置测量并将所述时间位置测量的结果传输给所述控制器；在时间位置测量模块上设置有与单光子探测器设备相连接的端口；

光源模块，用于接收所述控制器发出的发光指令并生成激光发射至所述的光衰减模块；

光衰减模块，用于接收所述光源模块发出的激光和接收所述控制器发出的控制指令，并根据所述控制指令将接收到的所述激光衰减生成特定光强的衰减激光；

分光器模块，用于接收所述特定光强的衰减激光，并将单光子状态的衰减激光输出至所述单光子探测器设备；在分光器模块上设置有与所述单光子探测器设备相连接的端口；

上述控制器、时钟模块、时间位置测量模块、光源模块、光衰减模块、分光器模块构成的测试电路能够进行单光子探测器设备的性能测试；

所述光源模块包括窄脉冲调节电路、dfb激光器驱动电路、dfb激光器夹具；

窄脉冲调节电路，用于接收所述控制器输出的驱动信号，并生成百ps量级的窄脉冲电流；

dfb激光器驱动电路，用于接收所述百ps量级的窄脉冲电流，并在所述控制器的控制下将所述百ps量级的窄脉冲电流传递给dfb激光器夹具上的dfb激光器的rf-端、dc-端使其发光，用于在所述控制器的控制下设定dfb激光器夹具上的dfb激光器的rf-端、dc-端的电流值；

dfb激光器夹具，用于放置dfb激光器以测试dfb激光器的性能，并能够向光衰减模块或者测量仪器发射激光；在dfb激光器夹具上设置有能够分别与dfb激光器的rf-端、dc-端、激光输出端相连接的引脚，以及分别与dfb激光器驱动电路、光衰减模块或者测量仪器相连接的引脚；

上述的控制器、窄脉冲调节电路、dfb激光器驱动电路、dfb激光器夹具构成的测试电路能够测试dfb激光器的性能。

所述的时钟模块包括：

输出比较器，用于将控制器输出的控制指令转化为标准的电平信号，并将所述电平信号输出给时钟驱动器；

时钟驱动器，用于接收所述输出比较器输出的所述电平信号，并根据所述电平信号生成时钟信号，将所述时钟信号输出至所述单光子探测器设备和所述时间位置测量模块。

所述的时间位置测量模块包括：

输入比较器，用于接收所述单光子探测器设备发出的计数脉冲信号并转化为标准的电平信号，并将所述电平信号输出给1:2时钟驱动器；

1:2时钟驱动器，用于接收所述输入比较器输出的所述电平信号，并生成时钟信号输出给时间位置测量单元和所述控制器；

时间位置测量单元，用于接收所述1:2时钟驱动器输出的所述时钟信号和所述时钟模块输出的所述同步时钟信号，根据所述时钟信号和所述同步时钟信号进行时间位置测量并将所述时间位置测量的结果传输给所述控制器。

所述的光源模块包括：

dfb激光器tec控制电路，用于接收所述控制器的控制指令，并根据所述的控制指令生成温度调节指令以控制dfb激光器夹具上的dfb激光器的温度。

所述的光源模块包括：

dfb激光器温度采集电路，用于采集dfb激光器夹具上的dfb激光器的内部实时温度并反馈给控制器。

所述的光衰减模块包括：

voa衰减电路，用于接收所述控制器的控制指令，并根据所述的控制指令生成voa衰减控制指令；

voa，用于接收所述dfb激光器夹具上的dfb激光器发射的激光以及接收所述的voa衰减控制指令，生成具有特定光强的衰减激光；在voa上设有能够与分光器模块相连接的输出端口。

所述的分光器模块包括：

分光器，用于接收光衰减模块输出的衰减激光，并根据衰减激光的特性分别输送给单光子探测器设备、以及能够直接与人机交换设备相连的功率计。

一种用于测试激光源、探测器的装置的测试方法，其特征在于：该测试方法用于测试单光子探测器设备时的步骤为：

a1、将测试电路的控制器通过串口与人机交换设备连接且人机交换设备通过电缆直接与单光子探测器设备的控制接口相连接，测试电路中的时钟驱动器、输入比较器、分光器分别与单光子探测器设备的相应端口连接，人机交换设备通过控制接口直接给单光子探测器设备发送启动信号，单光子探测器设备接收到启动信号后启动参数标定；

a2、人机交换设备将步骤（a1）中通过参数标定得到的门控信号、温度参数、偏置电压值、延时值、有效门宽下发给单光子探测器设备，并通过控制器控制光源模块不发光，单光子探测器设备输出计数脉冲经过输入比较器以及1:2时钟驱动器后传输给时间位置测量单元，时间位置测量单元统计单位时间内的计数值为c1并传递给控制器；

a3、人机交换设备通过控制器控制光源模块发光给voa且控制器通过voa衰减电路控制voa输出的光强，将该光强的光经过分光器后输出单光子强度的光给单光子探测器设备，单光子探测器设备输出计数脉冲经过输入比较器以及1:2时钟驱动器后输入时间位置测量单元，时间位置测量单元统计单位时间内的计数值为c2且c2中计数最大值即为c3并传递给控制器；

a4、测试电路将计数值c1、c2发送给人机交换设备，在人机交换设备中计算出单光子探测器设备的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率，探测效率，其中为死时间；暗计数概率，其中为发光频率；后脉冲概率。

所述步骤（a1）中的参数标定详细步骤如下：

a11、人机交换设备只控制单光子探测器设备，步骤如下：

a111、单光子探测器设备接收时钟驱动器发送的同步时钟信号并进行倍频，得到门控信号；

a112、人机交换设备下发温度参数给单光子探测器设备，单光子探测器设备内部的主控电路控制制冷设备对单光子apd管进行制冷；

a12、人机交换设备控制单光子探测器设备以及测试电路，步骤如下：

a121、人机交换设备下发apd偏压参数给单光子探测器设备，单光子探测器设备输出计数脉冲经过输入比较器以及1:2时钟驱动器后传输给控制器，控制器进行计数统计并将计数值发送给人机交换设备，不断改变单光子apd管的偏压参数，直至计数值达到阈值结束，达到阈值时对应的电压即为偏置电压，得到偏置电压值；

a122、控制器控制光源模块发光给voa且控制器通过voa衰减电路控制voa输出的光强，将该光强的光经过分光器后输出单光子强度的光给单光子探测器设备，单光子探测器设备输出计数脉冲经过输入比较器以及1:2时钟驱动器后输入时间位置测量单元，人机交换设备通过控制器控制时间位置测量单元的延时位置，每调整一个延时位置，就对该延时位置的计数进行统计，将各延时位置对应的计数值发送给人机交换设备，找到最大计数值的延时位置，该延时位置对应的延时值即为寻找的延时值，根据统计的各延时位置的计数得到有效门宽。

一种用于测试激光源、探测器的装置的测试方法，其特征在于：该测试方法用于测试dfb激光器时的步骤为：

b1、将测试电路分别与人机交换设备和测量仪器相连接，然后dfb激光器准确安置在上述测试电路的dfb激光器夹具中；

b2、人机交换设备依次通过控制器、dfb激光器驱动电路将dfb激光器的dc-端的值设置为ema、rf-端的值设置为cma，e值小于ith的值且c值邻近dfb激光器的最大电流值；

b3、人机交换设备通过控制器输出驱动信号，驱动信号经窄脉冲调节电路调节后输出百ps量级的窄脉冲给dfb激光器驱动电路，且人机交换设备通过控制器向dfb激光器驱动电路使能，使dfb激光器驱动电路去驱动dfb激光器发光，测量仪器记录dfb激光器的发光功率、光脉冲波形、光谱特性；

b4、重复步骤（b2），人机交换设备通过控制器输出驱动信号，驱动信号经窄脉冲调节电路调节后输出0ps的窄脉冲给dfb激光器驱动电路，且人机交换设备通过控制器向dfb激光器驱动电路使能，使dfb激光器驱动电路去驱动dfb激光器发光，测量仪器记录dfb激光器的发光功率、光脉冲波形、光谱特性。

该测试方法用于测试dfb激光器时的具体步骤为：

b1、将测试电路分别与人机交换设备和测量仪器相连接，然后将dfb激光器准确安置在上述测试电路的dfb激光器夹具中，人机交换设备依次通过控制器、dfb激光器驱动电路来设定dfb激光器的rf-端、dc-端的电流值，且人机交换设备依次通过控制器、dfb激光器tec控制电路来控制调节dfb激光器的温度使得dfb激光器的发光中心波长达到要求，记录温度值和波长值；

b2、人机交换设备设定dfb激光器的温度为步骤（b1）中的温度值，将dfb激光器的dc-端的值设置为ema、rf-端的值设置为cma，e值小于ith的值且c值邻近dfb激光器的最大电流值；

b3、人机交换设备通过控制器输出驱动信号，驱动信号经窄脉冲调节电路调节后输出百ps量级的窄脉冲给dfb激光器驱动电路，且人机交换设备通过控制器向dfb激光器驱动电路使能，使dfb激光器驱动电路去驱动dfb激光器发光，测量仪器记录dfb激光器的发光功率、光脉冲波形、光谱特性；

b4、人机交换设备设定dfb激光器的温度为步骤（b1）中的温度值并重复步骤（b2），人机交换设备通过控制器输出驱动信号，驱动信号经窄脉冲调节电路调节后输出0ps的窄脉冲给dfb激光器驱动电路，且人机交换设备通过控制器向dfb激光器驱动电路使能，使dfb激光器驱动电路去驱动dfb激光器发光，测量仪器记录dfb激光器的发光功率、光脉冲波形、光谱特性。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明的装置能够解决单光子探测器设备的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽的测试标定问题，解决了现有的单光子探测器设备测试中需要使用光源设备、光衰减器的问题；且该装置中的控制器接受人机交换设备指令输出驱动信号给窄脉冲调节电路驱动dfb激光器发光，经过voa衰减电路以及后级光衰减器调节达到单光子水平；控制器通过输出比较器、时钟驱动器输出同步时钟信号给单光子探测器设备的主控模块进行倍频输出并在单光子探测器设备的主控模块中进行处理得到门控信号下发给单光子apd管，同时通过人机交换设备控制单光子探测器设备的主控模块启动参数标定流程，单光子探测器设备输出计数脉冲信号给测试电路并经1:2时钟驱动器输出两路时钟信号分别送给时间位置测量单元、控制器以完成计数统计；通过上述的方法能够完成单光子探测器设备的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽的标定，并将相关参数记录至人机交换设备的存储单元中，自动完成一套单光子探测器设备的参数测试、记录。

本发明的装置通过人机交换设备、控制器来控制dfb激光器tec控制电路实现对dfb激光器的温度控制，进而实现对其中心波长进行调节控制；通过dfb激光器温度采集电路反馈dfb激光器的内部温度并通过控制器调节dfb激光器tec控制电路实现温度维稳，保障其中心波长不变；人机交换设备通过控制器控制输出dfb激光器的驱动信号并经过窄脉冲调节电路调节后输出脉冲宽度可调节或固定不变的窄脉冲，送给dfb激光器驱动电路用来对dfb激光器的rf-端和dc-端进行驱动控制，rf-端和dc-端的驱动电流大小由控制器通过dfb激光器驱动电路独立实现控制；放置在dfb激光器夹具上的dfb激光器便于拆除；该测试装置能够完成对量子保密通信中的dfb激光器的光学参数、技术指标进行测试，并能够覆盖dfb厂家的出厂参数测试，保障其可靠的应用于量子保密通信产品的光源中。

附图说明

附图1为现有技术中的dfb激光器的测试装置的示意图；

附图2为现有技术中的单光子探测器的测试装置的示意图；

附图3为本发明的用于测试测试激光源、探测器的装置的模块结构示意图；

附图4为本发明的用于测试测试激光源、探测器的装置的详细结构示意图；

附图5为本发明的装置用于单光子探测器设备测试时的参数标定过程获得的有效门宽时的延时位置-计数关系图；

附图6为本发明的装置用于单光子探测器设备测试时获得计数值c1时的位置-计数关系图；

附图7为本发明的装置用于单光子探测器设备测试时获得计数值c2、c3时的位置-计数关系图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图3所示：一种用于测试探测器、光学器件的装置，包括测试电路，测试电路能够向单光子探测器设备输出同步时钟信号和单光子，且单光子探测器设备能够向测试电路输入计数脉冲，该测试电路包括包括控制器、时钟模块、时间位置测量模块、光源模块、光衰减模块、分光器模块；在控制器上设置有能够与人机交换设备（含软件）相连接的端口以及多个与对应模块相连接的端口；时钟模块的输入端与控制器相连接且时钟模块的同步时钟信号输出端能够分别与单光子探测器设备和时间位置测量模块相连接；时间位置测量模块的输入端分别与单光子探测器设备的计数脉冲输出端和时钟模块的同步时钟信号输出端相连接且时间位置测量模块的输出端与控制器相连接；光源模块的输入端与控制器相连接且光源模块的输出端与光衰减模块相连接，光衰减模块的输出端与分光器模块相连接，分光器模块的输出端与单光子探测器设备、以及功率计相连接；上述控制器、时钟模块、时间位置测量模块、光源模块、光衰减模块、分光器模块构成的测试电路能够进行单光子探测器设备的性能测试。光源模块包括窄脉冲调节电路、dfb激光器驱动电路、dfb激光器夹具；窄脉冲调节电路的输入端与控制器相连接且窄脉冲调节电路的输出端与dfb激光器驱动电路相连接；dfb激光器驱动电路的输入端分别与窄脉冲调节电路的输出端和控制器相连接，且dfb激光器驱动电路的输出端分别与dfb激光器夹具上的dfb激光器的rf-端引脚、dc-端引脚相连接；dfb激光器夹具用于放置dfb激光器并分别与dfb激光器驱动电路、光衰减模块或者测量仪器相连接；上述的控制器、窄脉冲调节电路、dfb激光器驱动电路、dfb激光器夹具构成的测试电路能够测试dfb激光器的性能。

如图4所示：一种用于测试探测器、光学器件的装置，包括测试电路，测试电路能够向单光子探测器设备输出同步时钟信号和单光子，且单光子探测器设备能够向测试电路输入计数脉冲，该测试电路包括控制器、时钟驱动器、输入比较器以及分光器，该控制器上设置有能够与人机交换设备（含软件）相连接的端口，控制器采用可编程芯片或可编程模块，且在时钟驱动器、输入比较器、分光器上分别设置有与单光子探测器设备相连接的端口，控制器还通过线路依次与输出比较器和时钟驱动器相连接，且控制器通过输出比较器和时钟驱动器向单光子探测器设备的同步时钟信号输入端口输入同步时钟信号，时钟驱动器通过线路与时间位置测量单元相连接，时钟驱动器输出同步时钟信号至时间位置测量单元作为时间位置测量单元的启动信号；控制器通过线路依次与时间位置测量单元、1:2时钟驱动器、输入比较器相连接，且1:2时钟驱动器直接通过线路与控制器相连接，输入比较器上的计数信号接收端口能够接收单光子探测器设备输出的计数信号，1:2时钟驱动器接收输入比较器输出的电平信号，1:2时钟驱动器发出的时钟信号一路通过时间位置测量单元输出至控制器、另一路直接输出至控制器；所述的控制器依次与光源模块和voa以及分光器相连接，且控制器通过voa衰减电路与voa相连接且该控制器通过voa衰减电路向voa下发voa衰减控制指令，控制器能够通过对光源模块和voa的控制使分光器与单光子探测器设备连接的输出端口能够输出单光子；光源模块包括窄脉冲调节电路、dfb激光器驱动电路、dfb激光器夹具，控制器、窄脉冲调节电路、dfb激光器驱动电路通过线路依次相连接，且控制器通过线路直接与dfb激光器驱动电路相连接，dfb激光器驱动电路分别与dfb激光器夹具上的dfb激光器的rf-端、dc-端相连接；人机交换设备（含软件）依次通过控制器、dfb激光器驱动电路来设定dfb激光器的rf-端、dc-端的电流值；dfb激光器夹具上的dfb激光器能够通过光纤与voa相连接（voa的接收端用于接收dfb激光器发射的激光、输出端用于输出衰减激光）、或者与测量仪器相连接，测量仪器为示波器、功率计、光谱仪的一种或几种的组合。该装置对单光子探测器设备进行测试时，在单光子探测器设备上设置有与人机交换设备（含软件）直接相连接的控制接口。

在图4所述的装置中，光源模块还包括dfb激光器tec控制电路，dfb激光器tec控制电路的输入端通过线路与控制器相连接且其输出端通过线路与dfb激光器夹具相连接，控制器通过控制dfb激光器tec控制电路调节dfb激光器夹具上的dfb激光器的温度；dfb激光器测试电路还包括dfb激光器温度采集电路，dfb激光器温度采集电路的一端与dfb激光器夹具相连接、另一端与控制器相连接，dfb激光器温度采集电路能够检测dfb激光器夹具上的dfb激光器的内部实时温度并反馈给控制器，控制器根据dfb激光器温度采集电路采集的温度值通过控制dfb激光器tec控制电路调节dfb激光器夹具上的dfb激光器的温度，使得dfb激光器的温度恒定。

在图4所述的装置中，分光器选择至少输出两路的分光器，一路与单光子探测器设备连接并输出单光子强度，另一路与与功率计连接且该功率计通过线路与人机交换设备（含软件）直接相连；使用时，控制器下发电压给voa衰减电路，voa衰减电路控制voa从0v开始增加电压，0v以及每次增压时，功率计均测量一次光强并输送至人机交换设备（含软件），直至voa一个周期的电压（如5v）后结束，人机交换设备（含软件）输出电压与光强的曲线关系。

具体来说：功率计的作用如下：当使用单光子探测器设备做测量时，功率计的作用是检测分光器是否输出单光子给单光子探测器设备，具体为，voa控制电路控制voa衰减的程度要符合分光器输出一路单光子强度的光，其余路线输出的光强与分光器的选择的规格有关，例如1:999bs，当输出单光子强度的强度值表示为1时，另一路输出的强度可表示为999，因此通过查看功率计测量光强是否在合理的范围内，即可得知单光子探测器设备接收到的光强是否为单光子强度的光；若功率计测量光强超出合理的范围，还可根据功率计的测量结果控制voa控制电路使voa对光的衰减程度处在合理的范围内。

下面分别通过对单光子探测器设备、dfb激光器进行测试来说明本发明提供的用于测试激光源、探测器的装置。

该装置用于测试单光子探测器设备时的测试方法的步骤为：

a1、将测试电路的控制器通过串口与人机交换设备（含软件）连接且人机交换设备（含软件）通过电缆直接与单光子探测器设备的控制接口相连接，测试电路中的时钟驱动器、输入比较器、分光器分别与单光子探测器设备的相应端口连接，人机交换设备（含软件）通过控制接口直接给单光子探测器设备发送启动信号，单光子探测器设备接收到启动信号后启动参数标定；参数标定详细步骤如下：

a11、人机交换设备（含软件）只控制单光子探测器设备，步骤如下：a111、单光子探测器设备接收时钟驱动器发送的同步时钟信号并进行倍频，得到门控信号；a112、人机交换设备（含软件）下发温度参数给单光子探测器设备，单光子探测器设备内部的主控电路控制制冷设备对单光子apd管进行制冷；

a12、人机交换设备（含软件）控制单光子探测器设备以及测试电路，步骤如下：a121、人机交换设备（含软件）下发apd偏压参数（从0v开始）给单光子探测器设备，单光子探测器设备输出计数脉冲经过输入比较器以及1:2时钟驱动器后传输给控制器，控制器进行计数统计并将计数值发送给人机交换设备（含软件），不断改变单光子apd管的偏压参数，直至计数值达到阈值（如探测计数在50～100之间即可停止调节单光子apd管的反向偏置电压）结束，达到阈值时对应的电压即为偏置电压，得到偏置电压值；a122、控制器控制激光发射电路发光给voa且控制器通过voa衰减电路控制voa输出的光强，将该光强的光经过分光器后输出单光子强度的光给单光子探测器设备，单光子探测器设备输出计数脉冲经过输入比较器以及1:2时钟驱动器后输入时间位置测量单元，人机交换设备（含软件）通过控制器控制时间位置测量单元的延时位置，每调整一个延时位置，就对该延时位置的计数进行统计，将各延时位置对应的计数值发送给人机交换设备（含软件），找到最大计数值的延时位置，该延时位置对应的延时值即为寻找的延时值，根据统计的各延时位置的计数得到有效门宽（即符合门宽度，即计数大于设置的阈值区间的宽度，如图5所示）。

a2、人机交换设备（含软件）将步骤（a1）中通过参数标定得到的门控信号、温度参数、偏置电压值、延时值、有效门宽下发给单光子探测器设备，并通过控制器控制激光发射电路不发光，单光子探测器设备输出计数脉冲经过输入比较器以及1:2时钟驱动器后传输给时间位置测量单元，时间位置测量单元统计单位时间内（如1s）的计数值为c1并传递给控制器，如图6所示，其中各位置计数总和为c1；

a3、人机交换设备（含软件）通过控制器控制激光发射电路发光给voa且控制器通过voa衰减电路控制voa输出的光强，将该光强的光经过分光器后输出单光子强度的光给单光子探测器设备，单光子探测器设备输出计数脉冲经过输入比较器以及1:2时钟驱动器后输入时间位置测量单元，时间位置测量单元统计单位时间内（如1s）的计数值为c2且c2中计数最大值即为c3并传递给控制器，如图7所示，其中各位置计数总和为c2，最大计数值为c3，即5000ns时的计数值；

a4、测试电路将计数值c1、c2发送给人机交换设备（含软件），在人机交换设备（含软件）中计算出单光子探测器设备的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率，探测效率，其中为死时间；暗计数概率，其中为发光频率；后脉冲概率。

通过上述步骤能够完成单光子探测器的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽的测试以及单光子探测器中的参数标定过程。

该测试方法用于测试dfb激光器时的步骤为：

b1、将测试电路分别与人机交换设备（含软件）和测量仪器相连接，然后dfb激光器准确安置在上述测试电路的dfb激光器夹具中；

b2、人机交换设备（含软件）依次通过控制器、dfb激光器驱动电路将dfb激光器的dc-端的值设置为ema、rf-端的值设置为cma，e值小于ith的值且c值邻近dfb激光器的最大电流值；

b3、人机交换设备（含软件）通过控制器输出驱动信号，驱动信号经窄脉冲调节电路调节后输出百ps量级的窄脉冲给dfb激光器驱动电路，且人机交换设备（含软件）通过控制器向dfb激光器驱动电路使能，使dfb激光器驱动电路去驱动dfb激光器发光，测量仪器记录dfb激光器的发光功率、光脉冲波形、光谱特性；

b4、重复步骤（b2），人机交换设备（含软件）通过控制器输出驱动信号，驱动信号经窄脉冲调节电路调节后输出0ps的窄脉冲给dfb激光器驱动电路，且人机交换设备（含软件）通过控制器向dfb激光器驱动电路使能，使dfb激光器驱动电路去驱动dfb激光器发光，测量仪器记录dfb激光器的发光功率、光脉冲波形、光谱特性。

该测试方法用于测试dfb激光器时的具体步骤为：

b1、将测试电路分别与人机交换设备（含软件）和测量仪器相连接，然后将dfb激光器准确安置在上述测试电路的dfb激光器夹具中，人机交换设备（含软件）依次通过控制器、dfb激光器驱动电路来设定dfb激光器的rf-端、dc-端的电流值，且人机交换设备（含软件）依次通过控制器、dfb激光器tec控制电路来控制调节dfb激光器的温度使得dfb激光器的发光中心波长达到要求，记录温度值和波长值；

b2、人机交换设备（含软件）设定dfb激光器的温度为步骤（b1）中的温度值，将dfb激光器的dc-端的值设置为ema、rf-端的值设置为cma，e值小于ith的值且c值邻近dfb激光器的最大电流值；

b3、人机交换设备（含软件）通过控制器输出驱动信号，驱动信号经窄脉冲调节电路调节后输出百ps量级的窄脉冲给dfb激光器驱动电路，且人机交换设备（含软件）通过控制器向dfb激光器驱动电路使能，使dfb激光器驱动电路去驱动dfb激光器发光，测量仪器记录dfb激光器的发光功率、光脉冲波形、光谱特性；

b4、人机交换设备（含软件）设定dfb激光器的温度为步骤（b1）中的温度值并重复步骤（b2），人机交换设备（含软件）通过控制器输出驱动信号，驱动信号经窄脉冲调节电路调节后输出0ps的窄脉冲给dfb激光器驱动电路，且人机交换设备（含软件）通过控制器向dfb激光器驱动电路使能，使dfb激光器驱动电路去驱动dfb激光器发光，测量仪器记录dfb激光器的发光功率、光脉冲波形、光谱特性。

在该测试方法中，步骤（b1）中的发光中心波长指的是待测dfe激光器发光达到产品需求的波长或者厂家出厂标定的波长；且步骤（b2）中的e值能够在测试中配合c值更改。另外当步骤（b1）中的温度值和波长值记录后，人机交换设备（含软件）设定待测dfe激光器的温度为步骤（b1）中的温度值，将待测dfe激光器的rf-端的值设置为0ma，待测dfe激光器的dc-端的值由0ma一直调制到待测dfe激光器的最大电流值，在改变待测dfe激光器的dc-端的值的过程中通过测量仪器记录待测dfe激光器的dc-端的值与发光光强、光谱之间的关系。或者步骤（b1）中的温度值和波长值记录后，人机交换设备（含软件）设定待测dfe激光器的温度为步骤（b1）中的温度值，将待测dfe激光器的rf-端的值设置为0ma，待测dfe激光器的dc-端的值为0ma～待测dfe激光器的最大电流值中的某一具体数值，通过测量仪器分别测试待测dfe激光器的发光功率、波长，并测试记录待测dfe激光器的发光功率、波长与时间t的曲线。上述两个测试过程的先后顺序可根据需要设置。实质上，该部分的技术内容仅是为了表明本发明的装置在量子条件下的测试与出厂测试均可使用。

下面通过具体实施例来说明本发明提供的dfb激光器测试方法。

首先按照图4所示的结构来搭建本发明提供的装置。测试过程如下：

c1、将测试电路分别与人机交换设备（含软件）和测量仪器相连接，然后将dfb激光器准确安置在上述测试电路的dfb激光器夹具中，以准备进行相关参数、技术指标测试，测dfb激光器的rf-端、dc-端需要和dfb激光器驱动电路稳定连接，dfb激光器与dfb激光器tec控制电路相连接且dfb激光器发出的光源能够通过光纤传输到测试仪器中；

c2、人机交换设备（含软件）依次通过控制器、dfb激光器驱动电路来设定dfb激光器的rf-端为0ma、dc-端的电流值为100ma，且人机交换设备（含软件）依次通过控制器、dfb激光器tec控制电路来控制调节dfb激光器的温度使得dfb激光器的发光中心波长达到要求，发光中心波长指的是dfb激光器发光达到产品需求的波长或者厂家出厂标定的波长，记录温度值和波长值；

c3、人机交换设备（含软件）设定dfb激光器的温度为步骤（c2）中的温度值，将dfb激光器的rf-端的值设置为0ma，dfb激光器的dc-端的值由0ma一直调制到dfb激光器的最大电流值（例如：150ma），在改变dfb激光器的dc-端的值的过程中通过测试仪器记录dfb激光器的dc-端的值与发光光强、光谱之间的关系；

c4、人机交换设备（含软件）设定dfb激光器的温度为步骤（c2）中的温度值，将dfb激光器的rf-端的值设置为0ma，dfb激光器的dc-端的值为100ma，通过测试仪器分别测试dfb激光器的发光功率、波长，并测试记录dfb激光器的发光功率、波长与时间t的曲线；

c5、人机交换设备（含软件）设定dfb激光器的温度为步骤（c2）中的温度值，将dfb激光器的dc-端的值设置为ema、rf-端的值设置为cma，e值小于约定发热电流ith的值且c值邻近dfb激光器的最大电流值，e值能够在测试中配合c值更改以寻找最优值，人机交换设备（含软件）通过控制器输出驱动信号，驱动信号经窄脉冲调节电路调节后输出500ps的窄脉冲给dfb激光器驱动电路，且人机交换设备（含软件）通过控制器向dfb激光器驱动电路使能，使dfb激光器驱动电路去驱动dfb激光器发光，测试仪器记录dfb激光器的发光功率、光脉冲波形、光谱特性；

c6、人机交换设备（含软件）设定dfb激光器的温度为步骤（c2）中的温度值，将dfb激光器的dc-端的值设置为ema、rf-端的值设置为cma，e值小于约定发热电流ith的值且c值邻近dfb激光器的最大电流值，e值能够在测试中配合c值更改以寻找最优值，人机交换设备（含软件）通过控制器输出驱动信号，驱动信号经窄脉冲调节电路调节后输出0ps的窄脉冲给dfb激光器驱动电路，且人机交换设备（含软件）通过控制器向dfb激光器驱动电路使能，使dfb激光器驱动电路去驱动dfb激光器发光，测试仪器记录dfb激光器的发光功率、光脉冲波形、光谱特性。

通过上述步骤c1、c2、c3、c4，能够完成dfb激光器的pi曲线（含约定发热电流ith）、功率稳定性、光谱稳定性以及光谱特性的相关测试，以上的测试能够完成dfb激光器出厂的光电参数测试，满足于经典通信应用中参数指标测试。通过上述步骤c1、c2、c5、c6，能够完成dfb激光器在窄脉冲驱动下的发光特性，对其参数指标作记录，判断能够可靠的应用于量子保密通信中。

本发明的装置能够解决单光子探测器设备的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽的测试标定问题，解决了现有的单光子探测器设备测试中需要使用光源设备、光衰减器的问题。该装置中的控制器接受人机交换设备指令输出驱动信号给窄脉冲调节电路驱动dfb激光器发光，经过voa衰减电路以及后级光衰减器调节达到单光子水平（如0.1光子）；控制器通过输出比较器、时钟驱动器输出同步时钟信号（如100khz同步时钟）给单光子探测器设备的主控模块进行倍频输出并在单光子探测器设备的主控模块中进行处理得到门控信号下发给单光子apd管，同时通过人机交换设备控制单光子探测器设备的主控模块启动参数标定流程，单光子探测器设备输出计数脉冲信号给测试电路并经1:2时钟驱动器输出两路时钟信号分别送给时间位置测量单元、控制器以完成计数统计；通过上述的方法能够完成单光子探测器设备的探测效率、暗计数概率、后脉冲概率、有效门宽的标定，并将相关参数记录至人机交换设备的存储单元中，自动完成一套单光子探测器设备的参数测试、记录。该装置通过人机交换设备、控制器来控制dfb激光器tec控制电路实现对dfb激光器的温度控制，进而实现对其中心波长进行调节控制；通过dfb激光器温度采集电路反馈dfb激光器的内部温度并通过控制器调节dfb激光器tec控制电路实现温度维稳，保障其中心波长不变；人机交换设备通过控制器控制输出dfb激光器的驱动信号并经过窄脉冲调节电路调节后输出脉冲宽度可调节或固定不变的窄脉冲，送给dfb激光器驱动电路用来对dfb激光器的rf-端和dc-端进行驱动控制，rf-端和dc-端的驱动电流大小由控制器通过dfb激光器驱动电路独立实现控制；放置在dfb激光器夹具上的dfb激光器便于拆除；该装置能够完成对量子保密通信中的dfb激光器的光学参数、技术指标进行测试，并能够覆盖dfb厂家的出厂参数测试，保障其可靠的应用于量子保密通信产品的光源中。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。