整机控制及处理传输单元，整机控制及处理传输单元对阵列计数器采集到的数据进行处理。
[0019]本发明中，还包括与整机控制及处理传输单元连接的高速实时传输接口，整机控制及处理传输单元处理后的采集数据可以通过高速实时传输接口进行实时传输。一般来说，高速实时传输接口为cameralink或光纤等。还包括与整机控制及处理传输单元连接的以太网接口，操作者可以通过以太网接口向整机控制及处理传输单元传输装置的各项参数，同时还可以通过其控制装置的工作状态。
[0020]本发明中，光子阵列探测器是一种阵列化的光电转化器件，其灵敏度可以达到单光子级别，常用的是PSPMT多阳极光电倍增管或APD阵列或MPPC，还可以采用单个的光子探测器进行阵列化组装。
[0021]本发明中的光脉冲放大器是一种定带宽而幅度可变的低噪声可变增益放大器，每个通道的放大倍数可独立的通过整机控制及处理传输单元设定，不论哪一个通道的放大器在哪一种放大增益下，其带宽都是一个定值，带宽一般为1GHz。带宽的恒定，保证了任何增益下的任何通道在相同的沿变时间脉冲的输入下，其输出脉冲的沿变时间相等，以此来保证后端脉冲展宽电路输出宽度的等比列性，即保证输出脉冲和输入脉冲的宽度比是一个定值。这种信号放大的处理方式，保证了后端阵列计数器根据脉冲宽度鉴别出伪脉冲的可靠性。
[0022]本发明中的阵列计数器还具有伪脉冲的鉴别能力，伪脉冲是非单光子信号的脉冲，也可能是一种干扰脉冲，有用的单光子信号脉冲是沿变时间和脉冲宽度在一定的范围内为一定值的脉冲信号，这由前端的光子阵列探测器的器件特性决定。阵列计数器在对比较器输出的标准电平脉冲信号计数之前，要对该信号进行是否是伪信号的鉴别，其鉴别方法为:对输入的信号进行脉冲宽度的测量，测量其是否在真实脉冲信号的脉冲宽度范围内，如果是就进行计数，否则舍弃。本发明中，阵列计数器可以由FPGA等来实现。
[0023]本发明的一种实施例，操作者由以太网向整机控制及处理传输单元传输传入装置的基本参数，包括:计数时间T、每个光脉冲放大器的增益大小、每个比较器的阈值大小，还包括真实脉冲信号的脉冲宽度范围即最小值Tmin和最大值Tmax，用于计数器鉴别伪信号。传输完成后，整机控制及处理传输单元按照此参数对相应的模块做出设置，并等待以太网传入开始指令后开始采集。
[0024]单光子进入光子阵列探测器转换成微弱的单光子电脉冲信号，经过光脉冲放大器放大成较大幅度的脉冲信号，其每一个的放大倍数已由整机控制及处理传输单元设定好，放大后的信号进入脉冲展宽电路进行展宽，展宽成与输入信号脉冲宽度成一定比例的脉冲后传输给后端的比较器，每个比较器的阈值大小已经由整机控制及处理传输单元设定好，凡是幅度在此阈值以上脉冲信号，均会转换成标准的电平信号，传输给阵列计数器。
[0025]在以太网传入开始指令后，阵列计数器开始对输入信号进行计数，在计数到设定的计数时间T后，所有阵列通道的计数值通过高速实时传输接口传出，在传出开始的同时，阵列计数器已经同时开始了下一次的计数。
[0026]通过高速实时传输接口传出的数据是一个实时单光子级别的极微弱光的成像图像，如图2所示，其X和Y轴分别对应光子阵列探测器中阵列的行和列，Z轴是其对应的通道在时间T内的计数结果，其中，光子阵列探测器的阵列为8*8，计数时间设定为lOOus。由图像可以明显看出，在时间T内，测量到有两个较亮点的入射，有近2000个光子。
[0027]以上所述，仅为本发明中的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.单光子阵列探测成像装置，其特征在于，包括光子阵列探测器、阵列阈值生成器、整机控制及处理传输单元、阵列计数器； 所述光子阵列探测器的每个通道均连接一个独立的处理电路，所述处理电路包括依次连接的光脉冲放大器、脉冲展宽电路、比较器； 所述光子阵列探测器，用于将光信号转换成电脉冲信号； 所述光脉冲放大器，用于将光子阵列探测器输出的电脉冲信号进行放大； 所述脉冲展宽电路，用于将放大后的电脉冲信号进行展宽； 所述比较器，用于将比较器阈值以上的展宽后电脉冲信号转换成标准电平，并输出至阵列计数器进行计数； 所述阵列阈值生成器分别与每个比较器连接，用于为每个比较器生成独立的阈值信号; 所述整机控制及处理传输单元分别与每个光脉冲放大器连接，用于控制每个所述光脉冲放大器的放大倍数； 所述整机控制及处理传输单元与阵列阈值生成器连接，用于控制所述阵列阈值生成器生成的每一路比较器阈值的大小； 所述整机控制及处理传输单元与阵列计数器连接，用于控制计数器的计数时间、对计数器采集到的数据进行处理并输出结果。
2.根据权利要求1所述的单光子阵列探测成像装置，其特征在于，还包括与整机控制及处理传输单元连接的高速实时传输接口，用于将整机控制及处理传输单元处理后的数据进行实时传输。
3.根据权利要求2所述的单光子阵列探测成像装置，其特征在于，所述高速实时传输接口为cameralink或光纤。
4.根据权利要求1所述的单光子阵列探测成像装置，其特征在于，还包括与整机控制及处理传输单元连接的以太网接口，用于操作者向整机控制及处理传输单元传输装置的参数并控制装置的工作状态。
5.根据权利要求1所述的单光子阵列探测成像装置，其特征在于，所述光子阵列探测器为PSPMT多阳极光电倍增管或APD阵列或MPPC。
6.根据权利要求1所述的单光子阵列探测成像装置，其特征在于，所述光脉冲放大器为带宽固定而幅值可变的低噪声可变增益放大器。
【专利摘要】本发明公开了一种单光子阵列探测成像装置，包括光子阵列探测器、阵列阈值生成器、整机控制及处理传输单元、阵列计数器；所述光子阵列探测器的每个通道均连接一个独立的处理电路，所述处理电路包括依次连接的光脉冲放大器、脉冲展宽电路、比较器。使用阵列光子计数的方式实现了光子级别的高速多点同时定位和成像探测，其计数分辨率可以达到1ns，可应用于粒子探测、量子雷达、极微弱光斑定位、与极微弱光相关的图像成像等。
【IPC分类】G01J11-00
【公开号】CN104568175
【申请号】CN201410831874
【发明人】曾桥
【申请人】成都麟鑫泰来科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月29日