一种上转换单光子探测系统的制作方法

本技术涉及量子探测和量子通信领域，尤其涉及一种上转换单光子探测系统。

背景技术：

1、波长为1550nm的信号光常作为通信波段光源，目前，有多种基于该通信波段光源的单光子探测器，比如铟镓砷探测器。但是，经上转换后通过硅探测器实现探测的上转换探测器具有自身的优势，例如：后脉冲概率会比铟镓砷探测器低。同时，上转换探测器自身具有的窄带滤波特性，可以过滤到1550nm之外的杂光，以实现保持较低的噪声，尤其是基于波长为1950nm的泵浦光来泵浦1550nm的信号光的单光子探测器。但是，由于1950nm激光器输出功率较小，用于上转换探测器中需要进行放大，这无疑增加了上转换探测器的成本以及上转换探测器的体积。对此，可以采用其他波长的激光器来泵浦1550nm的信号光，但是其他波长的激光器在泵浦1550nm的信号光的过程中存在噪声较大等问题，因此，如何有效减少其他波长的激光器在泵浦1550nm的信号光的过程中的噪声成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种上转换单光子探测系统，以解决其他波长的激光器在泵浦1550nm的信号光的过程中噪声高的问题。

2、本实用新型实施例提供一种上转换单光子探测系统，所述上转换单光子探测系统包括：第一光源、第二光源、波分复用器、上转换波导、超窄带滤波器和雪崩二极管；

3、所述第一光源通过光纤连接所述波分复用器的第一输入端，所述第二光源通过光纤连接所述波分复用器的第二输入端，所述波分复用器的输出端通过光纤连接所述上转换波导的一端，所述上转换波导的另一端通过光纤连接所述超窄带滤波器的输入端，所述超窄带滤波器的输出端通过光纤连接所述雪崩二极管；

4、所述上转换单光子探测系统还包括第一温控装置，所述第一温控装置安装在所述超窄带滤波器的周围，以对所述超窄带滤波器的温度进行采集和调节。

5、在一实施方式中，所述第一温控装置包括第一热敏电阻和第一tec，所述上转换单光子探测系统还包括第一温控器，所述第一温控器包括第一adc、第一fpga、第一dac和第一tec驱动芯片，所述第一adc的输入端连接所述第一热敏电阻，所述第一adc的输出端连接所述第一fpga的输入端，所述第一fpga的输出端连接通过所述第一dac连接所述第一tec驱动芯片，所述第一tec驱动芯片驱动连接所述第一tec。

6、在一实施方式中，所述第一光源为1550nm的信号光源，所述第二光源为1064nm的泵浦光源。

7、在一实施方式中，所述上转换单光子探测系统还包括第二温控装置，所述第二温控装置安装在所述上转换波导的周围，以对所述上转换波导的温度进行采集和调节。

8、在一实施方式中，所述第二温控装置包括第二热敏电阻和第二tec，所述上转换单光子探测系统还包括第二温控器，所述第二温控器包括第二adc、第二fpga、第二dac和第二tec驱动芯片，所述第二adc的输入端连接所述第二热敏电阻，所述第二adc的输出端连接所述第二fpga的输入端，所述第二fpga的输出端连接通过所述第二dac连接所述第二tec驱动芯片，所述第二tec驱动芯片驱动连接所述第二tec。

9、在一实施方式中，所述上转换单光子探测系统还包括第三温控装置，所述第三温控装置安装在所述第二光源的周围，以对所述第二光源的温度进行采集和调节。

10、在一实施方式中，所述第三温控装置包括第三热敏电阻和第三tec，所述上转换单光子探测系统还包括第三温控器，所述第三温控器包括第三adc、第三fpga、第三dac、第三tec驱动芯片和恒流源驱动芯片，所述第三adc的输入端连接所述第三热敏电阻，所述第三adc的输出端连接所述第三fpga的输入端，所述第三fpga的输出端连接通过所述第三dac连接所述第三tec驱动芯片和所述恒流源驱动芯片，所述第三tec驱动芯片驱动连接所述第三tec，所述恒流源驱动芯片驱动连接所述第二光源。

11、在一实施方式中，所述雪崩二极管为硅雪崩二极管，所述上转换单光子探测系统还包括二极管控制装置，所述二极管控制装置连接所述硅雪崩二极管，以控制所述硅雪崩二极管进行单光子探测。

12、在一实施方式中，所述二极管控制装置包括计数信号处理模块、温控模块、主动淬灭模块、快速恢复模块和第四fpga，所述计数信号处理模块的输入端连接所述硅雪崩二极管，所述计数信号处理模块的输出端连接所述第四fpga的输入端，所述第四fpga的输出端分别通过温控模块、主动淬灭模块和快速恢复模块连接所述硅雪崩二极管。

13、在一实施方式中，所述上转换波导为脊型波导。

14、本实用新型实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

15、本实用新型提供的上转换单光子探测系统包括：第一光源、第二光源、波分复用器、上转换波导、超窄带滤波器和雪崩二极管；第一光源通过光纤连接波分复用器的第一输入端，第二光源通过光纤连接波分复用器的第二输入端，波分复用器的输出端通过光纤连接上转换波导的一端，上转换波导的另一端通过光纤连接超窄带滤波器的输入端，超窄带滤波器的输出端通过光纤连接雪崩二极管；上转换单光子探测系统还包括第一温控装置，第一温控装置安装在超窄带滤波器的周围，以对超窄带滤波器的温度进行采集和调节，不仅能够有效减少噪声，而且能够改善探测效率，促进了探测器在各种应用环境中的使用。

技术特征：

1.一种上转换单光子探测系统，其特征在于，所述上转换单光子探测系统包括：第一光源、第二光源、波分复用器、上转换波导、超窄带滤波器和雪崩二极管；

2.根据权利要求1所述的上转换单光子探测系统，其特征在于，所述第一温控装置包括第一热敏电阻和第一tec，所述上转换单光子探测系统还包括第一温控器，所述第一温控器包括第一adc、第一fpga、第一dac和第一tec驱动芯片，所述第一adc的输入端连接所述第一热敏电阻，所述第一adc的输出端连接所述第一fpga的输入端，所述第一fpga的输出端连接通过所述第一dac连接所述第一tec驱动芯片，所述第一tec驱动芯片驱动连接所述第一tec。

3.根据权利要求1所述的上转换单光子探测系统，其特征在于，所述第一光源为1550nm的信号光源，所述第二光源为1064nm的泵浦光源。

4.根据权利要求1所述的上转换单光子探测系统，其特征在于，所述上转换单光子探测系统还包括第二温控装置，所述第二温控装置安装在所述上转换波导的周围，以对所述上转换波导的温度进行采集和调节。

5.根据权利要求4所述的上转换单光子探测系统，其特征在于，所述第二温控装置包括第二热敏电阻和第二tec，所述上转换单光子探测系统还包括第二温控器，所述第二温控器包括第二adc、第二fpga、第二dac和第二tec驱动芯片，所述第二adc的输入端连接所述第二热敏电阻，所述第二adc的输出端连接所述第二fpga的输入端，所述第二fpga的输出端连接通过所述第二dac连接所述第二tec驱动芯片，所述第二tec驱动芯片驱动连接所述第二tec。

6.根据权利要求1所述的上转换单光子探测系统，其特征在于，所述上转换单光子探测系统还包括第三温控装置，所述第三温控装置安装在所述第二光源的周围，以对所述第二光源的温度进行采集和调节。

7.根据权利要求6所述的上转换单光子探测系统，其特征在于，所述第三温控装置包括第三热敏电阻和第三tec，所述上转换单光子探测系统还包括第三温控器，所述第三温控器包括第三adc、第三fpga、第三dac、第三tec驱动芯片和恒流源驱动芯片，所述第三adc的输入端连接所述第三热敏电阻，所述第三adc的输出端连接所述第三fpga的输入端，所述第三fpga的输出端连接通过所述第三dac连接所述第三tec驱动芯片和所述恒流源驱动芯片，所述第三tec驱动芯片驱动连接所述第三tec，所述恒流源驱动芯片驱动连接所述第二光源。

8.根据权利要求1所述的上转换单光子探测系统，其特征在于，所述雪崩二极管为硅雪崩二极管，所述上转换单光子探测系统还包括二极管控制装置，所述二极管控制装置连接所述硅雪崩二极管，以控制所述硅雪崩二极管进行单光子探测。

9.根据权利要求8所述的上转换单光子探测系统，其特征在于，所述二极管控制装置包括计数信号处理模块、温控模块、主动淬灭模块、快速恢复模块和第四fpga，所述计数信号处理模块的输入端连接所述硅雪崩二极管，所述计数信号处理模块的输出端连接所述第四fpga的输入端，所述第四fpga的输出端分别通过温控模块、主动淬灭模块和快速恢复模块连接所述硅雪崩二极管。

10.根据权利要求1所述的上转换单光子探测系统，其特征在于，所述上转换波导为脊型波导。

技术总结
本技术涉及量子探测和量子通信领域，尤其涉及一种上转换单光子探测系统，该系统包括：第一光源、第二光源、波分复用器、上转换波导、超窄带滤波器和雪崩二极管；第一光源通过光纤连接波分复用器的第一输入端，第二光源通过光纤连接波分复用器的第二输入端，波分复用器的输出端通过光纤连接上转换波导的一端，上转换波导的另一端通过光纤连接超窄带滤波器的输入端，超窄带滤波器的输出端通过光纤连接雪崩二极管；上转换单光子探测系统还包括第一温控装置，第一温控装置安装在超窄带滤波器的周围，以对超窄带滤波器的温度进行采集和调节，不仅能够有效减少噪声，而且能够改善探测效率，促进了探测器在各种应用环境中的使用。

技术研发人员：衣坤朋,蔺际超,樊景丽,魏代营,姚权,何玉莲,郑名扬,谢秀平
受保护的技术使用者：济南量子技术研究院
技术研发日：20230619
技术公布日：2024/1/15