单光子感应器件的控制装置、单光子探测装置及芯片的制作方法

1.本发明涉及弱光探测技术领域，尤其涉及一种单光子感应器件的控制装置、包括其的单光子探测装置、集成所述单光子探测装置的芯片以及使用该控制装置控制单光子感应器件的方法。


背景技术：

2.由于量子密钥分发、光纤传感、光纤通信、激光雷达、高能物理、半导体器件特性分析以及生物成像等领域对于弱光传感与探测的需要，基于半导体雪崩光电二极管(apd)的单光子探测装置得到了广泛的应用，
3.其中用于光纤通信波段(1310纳米和1550纳米)的雪崩光电二极管主要是基于铟镓砷(ingaas)材料。为抑制基于铟镓砷雪崩光电二极管的单光子探测装置的后脉冲噪声(后电流)，提高单光子探测装置的光子计数率，通常对雪崩光电二极管采用门驱动的方式，以减小雪崩电荷及雪崩后恢复时间。
4.在雪崩光电二极管上施加直流偏置电压，再施加门控交变信号，使在门控信号周期中的一定时间内，雪崩光电二极管工作在雪崩区，响应于单光子水平的入射光信号产生雪崩电流；而门控信号周期中的剩余时间内，雪崩光电二极管工作在线性区或截止区，对于入射的单光子水平的光信号没有响应，并且由于降低了偏置电压，抑制了后电流的产生，减少了雪崩光电二极管的死时间，提高了探测效率。
5.为了迅速淬灭雪崩电流，需要提供合理范围内的门控电压信号。现有的基于雪崩光电二极管的单光子探测方案中，门控电压信号的提供端一般采用50欧姆特性阻抗，要实现较高的门控电压，一般需要较大的功率，从信号传输的安全性与经济角度考虑均不够理想。


技术实现要素：

6.有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明提供了一种单光子感应器件的控制装置，包括：
7.第一电压模块，与所述单光子感应器件耦接，配置成向所述单光子感应器件施加第一电压信号，所述第一电压信号包括直流电压信号；
8.第二电压模块，与所述单光子感应器件耦接，配置成向所述单光子感应器件施加第二电压信号，所述第二电压信号包括周期性变化的电压信号，所述第一电压信号与所述第二电压信号叠加，以使所述单光子感应器件在雪崩区和截止区交替工作。
9.根据本发明的一个方面，其中
10.当所述第一电压信号与所述第二电压信号同向时，所述第一电压信号与所述第二电压信号的叠加信号的绝对值大于第一阈值；
11.当所述第一电压信号与所述第二电压信号反向时，所述第一电压信号与所述第二电压信号的叠加信号的绝对值小于第二阈值。
12.根据本发明的一个方面，其中所述第二电压模块包括：
13.信号产生子模块，配置成产生周期性变化的电压信号；
14.信号放大子模块，与所述信号产生子模块耦接，配置成将所述信号产生子模块产生的电压信号进行放大。
15.根据本发明的一个方面，其中所述信号放大子模块包括变压器。
16.根据本发明的一个方面，所述控制装置进一步包括：
17.控制模块，与所述第一电压模块、所述第二电压模块分别耦接，配置成根据所述第一电压信号控制所述第二电压模块的输出。
18.根据本发明的一个方面，其中所述控制模块进一步配置成：
19.当所述第一电压信号小于第三阈值时，控制所述第二电压模块停止向所述单光子感应器件施加所述第二电压信号。
20.根据本发明的一个方面，其中所述控制模块包括：
21.双路继电器，具有控制端、第一端、第二端和第三端，其中控制端与所述第一电压模块耦接，第一端与所述信号产生子模块耦接，第二端与所述信号放大子模块耦接，第三端与负载耦接，所述双路继电器配置成：
22.根据所述第一电压信号，控制所述第一端与所述第二端导通，或所述第一端与所述第三端导通。
23.根据本发明的一个方面，其中所述控制模块进一步包括：
24.与门电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端与所述第一电压模块耦接，第二输入端与直流电源耦接，输出端与所述双路继电器的控制端耦接，所述与门电路配置成：
25.根据所述第一电压信号，向所述双路继电器的控制端输出控制信号。
26.根据本发明的一个方面，其中所述单光子感应器件包括雪崩光电二极管，所述变压器包括一级或多级升压变压器，所述双路继电器包括单刀双掷射频开关。
27.本发明还提供一种单光子探测装置，包括：
28.单光子感应器件，配置成接收光信号，并转换为电信号输出；
29.如上文所述的控制装置，与所述单光子感应器件耦接，配置成向所述单光子感应器件施加电压。
30.本发明还提供一种芯片，包括集成于其上的如上文所述的单光子探测装置。
31.本发明还提供一种使用如上文所述的控制装置对单光子感应器件进行控制的方法，包括：
32.通过所述第一电压模块向所述单光子感应器件施加所述第一电压信号；
33.通过所述第二电压模块向所述单光子感应器件施加所述第二电压信号。
34.根据本发明的一个方面，所述方法进一步包括：
35.当所述第一电压信号与所述第二电压信号同向时，控制所述第一电压模块和/或所述第二电压模块使叠加信号的绝对值大于第一阈值；
36.当所述第一电压信号与所述第二电压信号反向时，控制所述第一电压模块和/或所述第二电压模块使叠加信号的绝对值小于第二阈值。
37.根据本发明的一个方面，其中所述第二电压模块包括：信号产生子模块和信号放
大子模块，所述信号产生子模块与所述信号放大子模块耦接，所述信号放大子模块包括变压器，所述方法进一步包括：
38.通过所述信号产生子模块产生周期性变化的电压信号；
39.通过所述信号放大子模块将所述信号产生子模块产生的电压信号进行放大。
40.根据本发明的一个方面，其中所述控制装置进一步包括控制模块，所述控制模块与所述第一电压模块、所述第二电压模块分别耦接，所述方法进一步包括：
41.通过所述控制模块，根据所述第一电压信号控制所述第二电压模块的输出。
42.根据本发明的一个方面，所述方法进一步包括：
43.当所述第一电压信号小于第三阈值时，通过所述控制模块控制所述第二电压模块停止向所述单光子感应器件施加所述第二电压信号。
44.根据本发明的一个方面，其中所述控制模块进一步包括：双路继电器和与门电路，所述双路继电器具有控制端、第一端、第二端和第三端，其中第一端与所述信号产生子模块耦接，第二端与所述信号放大子模块耦接，第三端与负载耦接，所述与门电路具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中所述第一输入端与所述第一电压模块耦接，第二输入端与直流电源耦接，输出端与所述双路继电器的控制端耦接，所述方法进一步包括：
45.通过所述与门电路根据所述第一电压信号，向所述双路继电器的控制端输出控制信号；
46.通过所述双路继电器控制所述第一端与所述第二端导通，或所述第一端与所述第三端导通。
47.本发明所提供的单光子感应器件的控制装置、进行单光子感应器件控制的方法，通过直流电压模块和交流电压模块向单光子感应器件施加直流偏置电压和门控交变信号，使得单光子感应器件在雪崩区和截止区交替工作，能够有效控制直流电压信号与周期性变化的门控电压信号的叠加信号范围。本发明通过一级或多级升压变压器将门控交变信号提高，而门控信号端传输线上的特性阻抗也被相应地升高，使得功率消耗基本保持不变，仅需要提供消耗较小功率的交流电压信号，即可产生较高的门控交变信号，并施加在单光子感应器件上。本发明还通过单刀双掷射频开关及与门电路配合使用，实现了偏置保护功能，避免了升高后的门控交变电压信号损坏单光子感应器件。
附图说明
48.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本技术要求保护的范围。
49.图1示出了包括雪崩光电二极管的探测装置及其伏安特性曲线；
50.图2示出了向雪崩光电二极管施加的门控电压信号波形；
51.图3示出了在本发明的一个实施例所提供的单光子感应器件的控制装置的控制下，单光子感应器件交替工作在雪崩区和截止区；
52.图4示出了本发明的一个实施例所提供的单光子感应器件的控制装置；
53.图5示出了本发明的一个实施例所提供的单光子感应器件的控制装置；
54.图6示出了本发明的一个实施例所提供的单光子感应器件的控制装置；
55.图7示出了本发明的一个实施例所提供的单光子感应器件的控制装置；
56.图8示出了本发明的一个实施例所提供的单光子感应器件的控制装置；
57.图9示出了本发明的一个实施例所提供的单光子感应器件的控制装置；
58.图10示出了本发明的一个实施例所提供的单光子探测装置；
59.图11示出了本发明的一个实施例所提供的对单光子感应器件进行控制的方法。
具体实施方式
60.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域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，都属于本技术保护的范围。
61.以上对本技术实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本技术的思想，基于本技术的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本技术保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。
62.单光子探测装置通常采用雪崩光电二极管(apd)作为光电感应器件，雪崩光电二极管工作在反向偏压的作用下，其工作曲线如图1所示(图1示出了包括雪崩光电二极管的单光子探测装置及其工作曲线)。在没有光子入射时，反向电流极其微弱，称为暗电流；当有光子入射时，由于光吸收产生的载流子对(电子空穴对)会被电场分离，产生反向电流，称为光电流。在线性工作区，即apd反向偏压低于击穿电压时，光电流和光强度成正比，此时apd不具备单光子探测功能。但是，当apd的反向偏压高于其击穿电压时，吸收单光子产生的载流子被电场加速到足够能量，能通过碰撞离化，产生新的电子空穴对，实现持续的载流子倍增效应(即雪崩效应)，从而可以产生可探测到的宏观电流信号(雪崩电流)。在高反向偏压下，雪崩光电二极管的灵敏度能够感应单光子水平的光信号，适用于量子密钥分发、量子直接通信等领域所需的单光子探测装置。
63.雪崩光电二极管具有后脉冲效应(后脉冲噪声)，即雪崩光电二极管在发生雪崩之后，一段时间内在没有光子入射的情况下随机产生二次雪崩的现象。后脉冲噪声属于探测器噪声的一种，须尽量抑制。后脉冲噪声和雪崩电流相关。雪崩电流越大，即apd的反向偏压越高，后脉冲越显著。为了抑制后脉冲，apd的反向偏压不能设置得太高，这会影响apd的单光子探测效率。同时，基于apd的单光子探测装置通常引入较长的死时间，即在成功探测一个单光子雪崩电流信号之后的较长时间之内，不再进行光子计数，从而使单光子探测装置的探测计数率下降。
64.为了提高单光子探测装置的光子计数率及探测效率，通常对雪崩光电二极管采用门驱动的方式。如图1所示，对雪崩光电二极管施加直流偏置电压，通常情况下，该直流偏置电压接近于雪崩光电二极管的击穿电压，即该直流偏置电压设置在雪崩光电二极管的线性工作区和雪崩区的交界处附近。当在雪崩光电二极管上施加该直流偏置电压时，雪崩光电二极管处于临界击穿状态，在此基础上，对雪崩光电二极管施加周期性变化的门控电压信
号。如图2所示，可选地，为雪崩光电二极管施加的门控电压信号包括周期性变化的电压信号，例如正弦波电压信号、方波电压信号和三角波电压信号等(图2示出了两种门控电压信号的波形)。
65.由于施加了叠加直流电压信号与周期性变化的电压信号的反向电压，雪崩光电二极管的伏安特性可能在三个工作区域之间转换。如图3所示，当叠加后的反向电压大于雪崩光电二极管的击穿电压时，雪崩光电二极管工作在雪崩区；当叠加后的反向电压小于雪崩光电二极管的反向击穿电压、但大于雪崩光电二极管的线性工作电压时，雪崩光电二极管工作在线性区；当叠加后的反向电压小于雪崩光电二极管的线性工作电压时，雪崩光电二极管工作在截止区。
66.通常情况下，设置直流电压信号在雪崩光电二极管的击穿电压附近，而通过调节周期性变化的电压信号改变雪崩光电二极管的工作区域。通过在雪崩光电二极管上施加较高的门控电压信号，可以使得在门控电压信号周期的一定时间之内，雪崩光电二极管工作在雪崩区，接收单光子水平的光信号即可发生雪崩，输出雪崩电流；在门控电压信号周期的剩余时间之内，雪崩光电二极管上施加的反向电压接近于零，由于缺乏电压的作用，雪崩电流被迅速淬灭(quenching)，因此减少了雪崩电荷及雪崩后的恢复时间(死时间)。通过施加较高的门控电压信号，有效地抑制了雪崩光电二极管的后脉冲效应，提高了单光子探测装置的光子计数率及探测效率，达到了很好的控制效果。但是，当施加较高的门控电压信号时，门控电压信号提供端及其传输线上的功率损耗也会提高，并且，如前文所述，雪崩光电二极管的反向偏压越高，后脉冲效应越显著，为了抑制后脉冲，反向偏压不能设置得过高；而如果直流电压信号与门控电压信号叠加后的电压信号为大于一定值的正向电压信号，则可能使雪崩光电二极管正向导通，而造成雪崩光电二极管的损坏。因此，需要一种既节省功率，又能有效控制直流电压信号与周期性变化的门控电压信号的叠加信号范围的控制装置及控制方法。
67.根据本发明的一个实施例，如图4所示，本发明提供一种单光子感应器件的控制装置100，能够调节直流电压信号与周期性变化的门控电压信号的叠加信号范围，对于雪崩光电二极管起到了很好的控制效果，提高了单光子探测装置的探测效率及光子计数率。单光子感应器件的控制装置100包括：第一电压模块110和第二电压模块120。其中：
68.第一电压模块110与所述单光子感应器件耦接，配置成向所述单光子感应器件施加第一电压信号，所述第一电压信号包括直流电压信号。通常情况下，第一电压模块110向所述单光子感应器件施加的第一电压信号接近于所述单光子感应器件的击穿电压，即第一电压信号设置在所述单光子感应器件的线性工作区和雪崩区的交界处附近，以使所述单光子感应器件处于临界击穿状态。
69.第二电压模块120与所述单光子感应器件耦接，配置成向所述单光子感应器件施加第二电压信号，所述第二电压信号包括周期性变化的电压信号，所述第一电压信号与所述第二电压信号叠加，以使所述单光子感应器件在雪崩区和截止区交替工作。利用第二电压信号的周期性变化，可以改变所述单光子感应器件的工作区域。在第二电压信号的半个周期内，施加在所述单光子感应器件上的反向偏压较高，所述单光子感应器件工作在雪崩区，接收单光子水平的光信号即可发生雪崩，输出雪崩电流；在第二电压信号的另外半个周期内，施加在单光子感应器件上的电压较低，所述单光子感应器件工作在截止区，由于缺乏
电压的作用，雪崩电流被迅速淬灭，因此减少了雪崩电荷及雪崩后的恢复时间。
70.根据本发明的一个实施例，单光子感应器件的控制装置100中，当所述第一电压信号与所述第二电压信号同向时，所述第一电压信号与所述第二电压信号的叠加信号的绝对值大于第一阈值。其中所述第一阈值大于等于所述单光子感应器件的击穿电压。通过控制第一电压模块110施加的第一电压信号与第二电压模块120施加的第二电压信号，使第一电压信号与第二电压信号同向时，两者的叠加信号大于所述单光子感应器件的击穿电压，所述单光子感应器件工作在雪崩区。在第一电压信号与第二电压信号同向的半个周期内，所述单光子感应器件接收单光子水平的光信号即可发生雪崩，输出雪崩电流。
71.根据本发明的一个实施例，由于所述单光子感应器件的反向偏压越高，后脉冲效应越显著，为了抑制后脉冲，通过控制第一电压模块110施加的第一电压信号与第二电压模块120施加的第二电压信号，使所述第一电压信号与所述第二电压信号同向时，所述第一电压信号与所述第二电压信号的叠加信号的绝对值小于第四阈值。所述第四阈值根据所述单光子感应器件的伏安特性确定。
72.根据本发明的一个实施例，单光子感应器件的控制装置100中，当所述第一电压信号与所述第二电压信号反向时，所述第一电压信号与所述第二电压信号的叠加信号的绝对值小于第二阈值。其中所述第二阈值小于等于所述单光子感应器件的正向导通电压。通过控制第一电压模块110施加的第一电压信号与第二电压模块120施加的第二电压信号，使第一电压信号与第二电压信号反向时，两者的叠加信号小于第二阈值，即：当第一电压信号与第二电压信号的叠加信号为正向电压信号时，所述叠加信号应小于所述单光子感应器件的正向导通电压，避免所述叠加信号使所述单光子感应器件正向导通，而造成所述单光子感应器件的损坏。
73.根据本发明的一个实施例，通过控制第一电压模块110施加的第一电压信号与第二电压模块120施加的第二电压信号，使第一电压信号与第二电压信号反向时，两者的叠加信号接近于零电压，由于缺乏电压的作用，雪崩电流能够被迅速淬灭。在第一电压信号与第二电压信号反向的半个周期内，减少了雪崩电荷及雪崩后的恢复时间(死时间)。
74.根据本发明的一个实施例，如图5所示，单光子感应器件的控制装置100中，第二电压模块120包括：信号产生子模块121和信号放大子模块122。其中：
75.信号产生子模块121配置成产生周期性变化的电压信号；
76.信号放大子模块122与信号产生子模块121耦接，配置成将信号产生子模块121产生的电压信号进行放大。
77.根据本发明的一个实施例，信号放大子模块122包括变压器，可选地，通过一级或多级升压变压器实现。通过变压器放大信号产生子模块121产生的周期性变化的电压信号，而保持第二电压模块120及其传输线上的功率不变，即仅需要提供消耗较小功率的交流电压信号，即可产生较高的门控电压信号，并施加在所述单光子感应器件上。
78.根据本发明的一个实施例，如图6所示，单光子感应器件的控制装置100进一步包括：控制模块130。其中
79.控制模块130与第一电压模块110、第二电压模块120分别耦接，配置成根据所述第一电压信号控制第二电压模块120的输出。
80.如果在第一电压模块110未向所述单光子感应器件施加第一电压信号时，第二电
压模块120向所述单光子感应器件施加第二电压信号，则在周期性变化的第二电压信号的半个周期内，相当于向所述单光子感应器件施加了正向电压。当所述正向电压大于所述单光子感应器件的正向导通电压时，所述单光子感应器件正向导通，容易造成所述单光子感应器件的损坏。因此，设置控制模块130，根据第一电压模块110是否正常输出第一电压信号，控制第二电压模块120的输出。
81.根据本发明的一个实施例，单光子感应器件的控制装置100中，控制模块130进一步配置成：
82.当所述第一电压信号小于第三阈值时，控制第二电压模块120停止向所述单光子感应器件施加所述第二电压信号。
83.如果在第一电压模块110向所述单光子感应器件施加的第一电压信号小于第三阈值时，第二电压模块120向所述单光子感应器件施加第二电压信号，则在周期性变化的第二电压信号的半个周期内，第一电压信号与第二电压信号的叠加信号仍可能产生较大的正向电压。当所述正向电压大于所述单光子感应器件的正向导通电压时，所述单光子感应器件正向导通，容易造成所述单光子感应器件的损坏。因此，设置第三阈值，当第一电压信号小于第三阈值时，控制第二电压模块120停止向所述单光子感应器件施加第二电压信号。其中，第三阈值根据第二电压信号的正向周期的幅值确定。
84.根据本发明的一个实施例，如图7所示，单光子感应器件的控制装置100中，控制模块130包括：双路继电器131。其中：
85.双路继电器131具有控制端、第一端、第二端和第三端，其中控制端与第一电压模块110耦接，第一端与信号产生子模块121耦接，第二端与信号放大子模块122耦接，第三端与负载耦接，双路继电器131配置成：
86.根据所述第一电压信号，控制所述第一端与所述第二端导通，或所述第一端与所述第三端导通。
87.可选地，双路继电器131包括单刀双掷射频开关，单刀双掷射频开关具有安全保护模式，当该开关断电时，将默认打到负载端，即默认控制所述第一端与所述第三端连通，保证第二电压模块120输入的门控电压信号不会施加在所述单光子感应器件上。当第一电压信号满足阈值条件时，单刀双掷开关控制所述第一端与所述第二端连通，信号产生模块121产生的周期性变化的电压信号输入到信号放大模块122进行放大，并施加在所述单光子感应器件上。
88.根据本发明的一个实施例，如图8所示，单光子感应器件的控制装置100中，控制模块130进一步包括：与门电路132。其中：
89.与门电路132具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端与第一电压模块110耦接，第二输入端与直流电源dc耦接，输出端与双路继电器131的控制端耦接，与门电路132配置成：
90.根据所述第一电压信号，向双路继电器131的控制端输出控制信号。
91.所述单光子感应器件的直流偏置电压驱动电流很小，并具有较大的工作区间，因此需要增加门电路，用于调整和匹配所述单光子感应器件的直流偏置电压与单刀双掷射频开关的控制端的控制电压。
92.直流电压dc的输出电压大于一定值，输入与门电路132判断为逻辑“1”，当第一电
压信号满足阈值条件时，输入与门电路132的分压大于一定值，判断为逻辑“1”，此时与门电路132输出驱动电流，驱动双路继电器131从默认关闭状态(连通所述第一端与负载的状态)切换到连通所述第一端与所述第二端的状态，即控制双路继电器131连通信号产生子模块121与信号放大子模块122。
93.根据本发明的一个实施例，其中上述单光子感应器件包括半导体雪崩光电二极管，单光子感应器件的控制装置100中，第二电压模块120的输入端特性阻抗大于200ω，通过一级或多级升压变压器调节，使原始交变电压信号升高，特性阻抗升高，而第二电压模块120传输线上的功率消耗基本不变。
94.根据本发明的一个实施例，如图9所示，单光子感应器件的控制装置100中，单刀双掷射频开关采用grf6011，一级升压变压器采用tc4-25g2+，与门电路采用mc74vhc1g126dbvt1g，构建控制装置100与单光子感应器件耦接的电路。其中，控制装置100具有端口1、端口2和端口3，端口1用于输入周期性变化的电压信号，端口2用于输出探测信号，只有当端口3(直流偏置电压的分压节点)施加30-85v的电压时，单刀双掷射频开关grf6011的第一端才会与第二端(一级升压变压器tc4-25g2+)接通，其他情形单刀双掷射频开关grf6011的第一端端均与第三端(负载端口)接通。
95.根据本发明的一个实施例，如图10所示，本发明还提供一种单光子探测装置200，包括单光子感应器件210和如上文所介绍的控制装置100。其中：
96.单光子感应器件210配置成接收光信号，并转换为电信号输出；
97.如上文所介绍的控制装置100，与单光子感应器件210耦接，配置成向单光子感应器件210施加电压。
98.根据本发明的一个实施例，本发明还提供一种芯片，包括集成于其上的如上文所述的单光子探测装置200。
99.根据本发明的一个实施例，如图11所示，本发明还提供一种使用如上文所介绍的控制装置100对单光子感应器件进行控制的方法10，包括：步骤s101-s102。其中：
100.在步骤s101中，通过所述第一电压模块向所述单光子感应器件施加所述第一电压信号；
101.在步骤s102中，通过所述第二电压模块向所述单光子感应器件施加所述第二电压信号。
102.根据本发明的一个实施例，对单光子感应器件进行控制的方法10进一步包括：
103.当所述第一电压信号与所述第二电压信号同向时，控制所述第一电压模块和/或所述第二电压模块使叠加信号的绝对值大于第一阈值；
104.当所述第一电压信号与所述第二电压信号反向时，控制所述第一电压模块和/或所述第二电压模块使叠加信号的绝对值小于第二阈值。
105.根据本发明的一个实施例，其中所述第二电压模块包括：信号产生子模块，信号放大子模块，所述信号产生子模块与所述信号放大子模块耦接，所述信号放大子模块包括变压器，对单光子感应器件进行控制的方法10进一步包括：
106.通过所述信号产生子模块产生周期性变化的电压信号；
107.通过所述信号放大子模块将所述信号产生子模块产生的电压信号进行放大。
108.根据本发明的一个实施例，其中所述控制装置进一步包括控制模块，与所述第一
电压模块、所述第二电压模块分别耦接，对单光子感应器件进行控制的方法10进一步包括：
109.通过所述控制模块，根据所述第一电压信号控制所述第二电压模块的输出。
110.根据本发明的一个实施例，对单光子感应器件进行控制的方法10进一步包括：
111.当所述第一电压信号小于第三阈值时，通过所述控制模块控制所述第二电压模块停止向所述单光子感应器件施加所述第二电压信号。
112.根据本发明的一个实施例，其中所述控制模块进一步包括：双路继电器，具有控制端、第一端、第二端和第三端，其中第一端与所述信号产生子模块耦接，第二端与所述信号放大子模块耦接，第三端与负载耦接，与门电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端与所述第一电压模块耦接，第二输入端与直流电源耦接，输出端与所述双路继电器的控制端耦接，对单光子感应器件进行控制的方法10进一步包括：
113.通过所述与门电路根据所述第一电压信号，向所述双路继电器的控制端输出控制信号；
114.通过所述双路继电器控制所述第一端与所述第二端导通，或所述第一端与所述第三端导通。
115.上述对单光子感应器件进行控制的方法10的具体限定与单光子感应器件的控制装置100中的具体限定相似，可以参见上文中关于单光子感应器件的控制装置100的介绍，在此不再赘述。
116.本发明的一个或多个实施例所提供的单光子感应器件的控制装置、进行单光子感应器件控制的方法，通过直流电压模块和交流电压模块向单光子感应器件施加直流偏置电压和门控交变信号，使得单光子感应器件在雪崩区和截止区交替工作，能够有效控制直流电压信号与周期性变化的门控电压信号的叠加信号范围。本发明通过一级或多级升压变压器将门控交变信号提高，而门控信号端传输线上的特性阻抗也被相应地升高，使得功率消耗基本保持不变，仅需要提供消耗较小功率的交流电压信号，即可产生较高的门控交变信号，并施加在单光子感应器件上。本发明还通过单刀双掷射频开关及与门电路配合使用，实现了偏置保护功能，避免了升高后的门控交变电压信号损坏单光子感应器件。