本發(fā)明屬于單光子探測和量子保密通信領(lǐng)域，具體涉及一種單光子探測器的測試裝置及其測試方法。

背景技術(shù)：

量子保密通信是量子通信技術(shù)在密碼通信方面的重要應(yīng)用，它通過傳輸單光子或者糾纏光子，實現(xiàn)量子狀態(tài)的傳遞，從而完成通信。目前，基于單光子實現(xiàn)的量子通信技術(shù)，通常被稱為量子密鑰分發(fā)(QKD)技術(shù)，已經(jīng)日臻成熟。該技術(shù)基于“海森堡測不準(zhǔn)原理”和“量子不可復(fù)制原理”，使用每比特單光子傳輸隨機數(shù)，由此發(fā)送端和接收端能夠產(chǎn)生并共享隨機數(shù)密鑰。原理上，對QKD過程的任何竊聽都必然會被發(fā)現(xiàn)。因此，QKD過程所產(chǎn)生的密鑰具有理論上的無條件安全性。

單光子探測技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于量子密鑰分發(fā)(QKD)、光纖通信、光纖傳感等領(lǐng)域。目前，光通信波段的近紅外單光子探測器主要以基于InGaAs/InP材料的雪崩光電二極管(APD)為探測元件。采用高于雪崩電壓的偏置電壓，使APD工作在“蓋革”模式，這樣即使是單個光子到達(dá)探測器，也能以一定概率觸發(fā)APD的“自持雪崩”，產(chǎn)生較大的雪崩電流，該雪崩電流容易被后續(xù)電路所檢測到，從而實現(xiàn)對單光子信號的探測。為了保證探測器對單光子信號的連續(xù)探測，必須在雪崩發(fā)生后、下一光子到達(dá)前淬滅該雪崩過程。通常采用門控模式淬滅雪崩過程，通過同步光子的到達(dá)時間，并僅在光子到達(dá)時刻提升APD偏置電壓的方式，這樣既能提升探測速率，又能降低暗計數(shù)概率。

為了保證實際QKD過程所產(chǎn)生的密鑰的安全性，通常對接收方的多臺探測 器之間的探測效率、暗計數(shù)概率、后脈沖概率、有效門寬等性能參數(shù)的匹配有嚴(yán)格的要求。然而目前還缺少一種準(zhǔn)確、高效、標(biāo)準(zhǔn)化、針對量子保密通信的單光子探測器的測試方法，各個廠商所提供的單光子探測器各參數(shù)的測試條件也很不一樣，很不利于單光子探測器的批量檢測、故障診斷以及QKD過程的整體性能估計等。比如，瑞士ID Quantique公司的ID201紅外單光子探測器手冊中給出的噪聲指標(biāo)(暗計數(shù)+后脈沖)是在2.5ns門寬、100kHz觸發(fā)頻率、無死時間的條件下測得的，單位為/ns，而QKD過程關(guān)心的是每門探測到的噪聲概率，并且是在幾十MHz甚至更高的觸發(fā)頻率、死時間為若干us的條件下；同樣的，美國Princeton Lightwave公司的PGA-600單光子探測器也只給出了500kHz觸發(fā)頻率、無死時間條件下的后脈沖概率。因此，針對QKD過程所關(guān)心的一些性能參數(shù)，必須自行對單光子探測器進(jìn)行測試。

現(xiàn)有技術(shù)中，對暗計數(shù)概率的測試基本上沒有問題，都是測試沒有光的時候的計數(shù)，再扣除死時間的影響，最終得到單位時間內(nèi)(每門或每秒)的暗計數(shù)概率。

對于探測效率，現(xiàn)有技術(shù)中常用的測試方法是，測試單光子條件下(比如平均0.1光子/脈沖)的計數(shù)，再扣除暗計數(shù)、死時間以及多光子分布的影響后，得到探測效率。但是，這種方法沒有扣除后脈沖的影響，也沒有考慮高計數(shù)率下可能帶來的其它負(fù)作用，例如，在高重復(fù)頻率下，電路的噪聲可能會急劇增加。

對于后脈沖，由于它是由其它雪崩產(chǎn)生的，所以通常將其同探測效率同時測得，才比較準(zhǔn)確?，F(xiàn)有技術(shù)中，一種方法是在死時間內(nèi)專門開一個門來測試雪崩過后不同時刻的后脈沖概率，然后再積分得到總的概率；由于后脈沖計數(shù)都很小，此種方法測得的誤差會很大。還有一種方法是采用光脈沖的頻率小于 探測器門觸發(fā)的頻率，然后再經(jīng)過符合、反符合分別得到探測效率和噪聲；但這種方法將發(fā)光時檢測到的雪崩都算作光子計數(shù)，不是很準(zhǔn)確，未扣除暗計數(shù)的影響。

綜上，現(xiàn)有技術(shù)中，缺少一種準(zhǔn)確、高效、標(biāo)準(zhǔn)化、針對量子保密通信的單光子探測器的測試方法，且對探測效率、后脈沖的測試方法存在較大誤差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)對單光子探測器的暗計數(shù)概率、探測效率、后脈沖概率、有效門寬等主要參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的自動化測試的單光子探測器的測試裝置及其測試方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的：一種單光子探測器的測試裝置，包括：主控電路、窄脈沖光源、上位機；

所述主控電路產(chǎn)生門控觸發(fā)信號以及隨機光源觸發(fā)信號，門控觸發(fā)信號以及隨機光源觸發(fā)信號所對應(yīng)的時鐘信號同源，門控觸發(fā)信號發(fā)送給待測單光子探測器，隨機光源觸發(fā)信號發(fā)給窄脈沖光源，主控電路對收到的待測單光子探測器的探測器計數(shù)信號進(jìn)行處理，得到待測單光子探測器的有效光計數(shù)以及無效計數(shù)：暗計數(shù)、后脈沖；

所述窄脈沖光源接收主控電路輸出的隨機光源觸發(fā)信號，產(chǎn)生光脈沖，使每脈沖平均光子數(shù)達(dá)到單光子水平的設(shè)定值，然后將隨機光脈沖接到待測單光子探測器的光輸入端口；

上位機與主控電路相連，用于設(shè)置測試參數(shù)、下發(fā)測試指令、讀取測試數(shù)據(jù)，并對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，獲得包括暗計數(shù)概率、探測效率、后脈沖概率、有效門寬參數(shù)的測試結(jié)果。

通常窄脈沖光源內(nèi)部集成有光強控制裝置，例如光衰減器，如果通過控制窄脈沖光源內(nèi)部的光強控制裝置能夠使測試裝置的輸出光強與每脈沖平均光子數(shù)的設(shè)定值相對應(yīng)，則不需要另加光衰減器，否則可以在窄脈沖光源后連接光衰減器，通過控制光衰減器，使每脈沖平均光子數(shù)達(dá)到單光子水平的設(shè)定值。

具體的，所述主控電路包括系統(tǒng)時鐘、偽隨機數(shù)發(fā)生器、光源觸發(fā)信號驅(qū)動模塊、門控延時模塊、門控觸發(fā)信號驅(qū)動模塊、符合延時模塊、符合計數(shù)模塊、反符合計數(shù)模塊；

系統(tǒng)時鐘產(chǎn)生測試時用的兩路時鐘信號，一路發(fā)送給門控延時模塊，一路發(fā)送給偽隨機數(shù)發(fā)生器，兩路時鐘信號同源；

門控延時模塊根據(jù)設(shè)定的門控延時值對時鐘信號進(jìn)行相應(yīng)的延時，將延時后的時鐘信號發(fā)送給門控觸發(fā)信號驅(qū)動模塊；

門控觸發(fā)信號驅(qū)動模塊根據(jù)所收到的時鐘信號，產(chǎn)生相應(yīng)時刻的門控觸發(fā)信號，并將其發(fā)送給待測單光子探測器；

偽隨機數(shù)發(fā)生器根據(jù)所收到的時鐘信號及設(shè)定的觸發(fā)密度，在相應(yīng)時刻生成偽隨機數(shù)，并將其發(fā)送給光源觸發(fā)信號驅(qū)動、符合延時模塊；光源觸發(fā)信號驅(qū)動模塊依照規(guī)則向窄脈沖光源發(fā)送光源觸發(fā)信號；

符合延時模塊根據(jù)設(shè)定的符合延時值對偽隨機數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的延時，將延時后的偽隨機數(shù)發(fā)送給符合計數(shù)、反符合計數(shù)模塊；

符合計數(shù)模塊對收到的待測單光子探測器的探測器計數(shù)信號和偽隨機數(shù)進(jìn)行符合計數(shù)，得到待測單光子探測器的有效光計數(shù)；

反符合計數(shù)模塊對收到的待測單光子探測器的探測器計數(shù)信號和偽隨機數(shù)進(jìn)行反符合計數(shù)，得到待測單光子探測器的無效計數(shù)：暗計數(shù)、后脈沖。

作為更具體的技術(shù)方案，所述偽隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的為二進(jìn)制偽隨機數(shù)， 設(shè)定的觸發(fā)密度是指所產(chǎn)生的二進(jìn)制偽隨機數(shù)中1或0所占的百分比，當(dāng)二進(jìn)制偽隨機數(shù)為1時，光源觸發(fā)信號驅(qū)動模塊向窄脈沖光源發(fā)送光源觸發(fā)信號，當(dāng)二進(jìn)制偽隨機數(shù)為0時不發(fā)送。

本發(fā)明還提供一種使用上述的單光子探測器的測試裝置的測試方法，具體包括如下步驟：

步驟1、單光子探測器測試裝置初始化，包括以下內(nèi)容：

(1)建立上位機和主控電路之間的數(shù)據(jù)連接；

(2)設(shè)置測試參數(shù)，包括每脈沖平均光子數(shù)、測試頻率、死時間周期數(shù)和觸發(fā)密度；每脈沖平均光子數(shù)的設(shè)置應(yīng)符合單光子探測器的實際使用條件，測試頻率和死時間周期數(shù)根據(jù)實際需求進(jìn)行設(shè)置，觸發(fā)密度為偽隨機數(shù)發(fā)生器所產(chǎn)生的二進(jìn)制偽隨機數(shù)中1或0所占的百分比；

(3)使測試裝置的輸出光強與每脈沖平均光子數(shù)的設(shè)定值相對應(yīng)；若對輸出光強和光強控制裝置(例如光衰減器)已進(jìn)行過標(biāo)定，則通過查表便快速得到與輸出光強目標(biāo)值對應(yīng)的光強調(diào)節(jié)值(例如衰減值)，然后對光強控制裝置進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置；若未進(jìn)行過標(biāo)定，則將測試裝置的輸出光纖連接至光功率計，觀察輸出光強，調(diào)節(jié)光強控制裝置，直到輸出光強為與每脈沖平均光子數(shù)的設(shè)定值相對應(yīng)；

步驟2、完成待測單光子探測器和測試裝置的線纜連接，將測試裝置的隨機光脈沖輸出光纖連接至待測單光子探測器的光輸入端口，將測試裝置的門控觸發(fā)信號輸出電纜連接至待測單光子探測器的門控觸發(fā)信號輸入端口，將待測單光子探測器的探測器計數(shù)信號輸出電纜連接至測試裝置的探測器計數(shù)信號輸入端口；

步驟3、調(diào)節(jié)測試裝置的門控延時值，使待測單光子探測器的符合計數(shù)與反 符合計數(shù)的和達(dá)到最大值；

步驟4、調(diào)節(jié)測試裝置的符合延時值，使測試裝置得到的符合計數(shù)率和反符合計數(shù)率的比值達(dá)到最大；

步驟5、設(shè)置延時掃描參數(shù)，包括起始時間、終止時間和掃描步長；

步驟6、對待測單光子探測器進(jìn)行性能的完整測試，獲得包括暗計數(shù)概率、探測效率、后脈沖概率、有效門寬在內(nèi)的性能參數(shù)。

具體的，所述步驟6的完整測試主要包含三個階段：

(1)測量每門的暗計數(shù)概率：

測試裝置關(guān)閉光脈沖輸出，僅輸出門控觸發(fā)信號，則探測器計數(shù)均為暗計數(shù)，根據(jù)反符合計數(shù)模塊的值測得平均每秒的暗計數(shù)；

由測得的暗計數(shù)，結(jié)合測試頻率、死時間，根據(jù)概率論算法得到待測探測器的每門的暗計數(shù)概率；

(2)進(jìn)行延時掃描：

測試裝置輸出隨機光脈沖和延時可調(diào)的周期門控觸發(fā)信號；

按照所設(shè)置的延時掃描起止范圍，測試裝置按照掃描步長，從起始時間到終止時間自動調(diào)節(jié)門控觸發(fā)信號相對光源觸發(fā)信號的延時值，使探測器內(nèi)部的門控信號和光脈沖信號的相對時間位置從分離到對準(zhǔn)再到分離；

測試裝置每設(shè)置一個相對延時值，就統(tǒng)計一次待測探測器在當(dāng)前條件下的符合計數(shù)率，延時掃描結(jié)束后獲得符合計數(shù)最大的相對延時位置，即探測效率峰值位置，此時，測量裝置自動將門控信號延時值設(shè)為與該峰值位置相應(yīng)的延時值；

(3)測量有效門寬和每ns暗計數(shù)概率：

延時掃描結(jié)束后，即根據(jù)不同延時下的符合計數(shù)率畫出符合計數(shù)率掃描曲 線；

根據(jù)符合計數(shù)率掃描曲線，得到有效門寬，即曲線的半高全寬；再根據(jù)有效門寬和每門的暗計數(shù)概率，計算得到每ns暗計數(shù)概率；

(4)測量探測效率、后脈沖概率：

探測器計數(shù)包括有效光計數(shù)、暗計數(shù)、后脈沖，根據(jù)符合計數(shù)模塊的值測得平均每秒的有效光計數(shù)，根據(jù)反符合計數(shù)模塊的值測得平均每秒的無效計數(shù)，包括暗計數(shù)和后脈沖；

在探測效率峰值位置，由測得的有效光計數(shù)和無效計數(shù)，結(jié)合測試頻率、死時間、觸發(fā)密度、每脈沖平均光子數(shù)，根據(jù)概率論算法得到待測探測器的探測效率；

由測得的有效光計數(shù)和無效計數(shù)，結(jié)合每門的暗計數(shù)概率、測試頻率、死時間、觸發(fā)密度，根據(jù)概率論算法得到待測探測器的后脈沖概率。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

1.測試裝置只需進(jìn)行簡單的設(shè)置，便能自動完成整個測試過程，能夠在幾分鐘內(nèi)完成對待測單光子探測器多個性能參數(shù)的測試，非常高效便捷；

2.通過引入偽隨機數(shù)發(fā)生器，模擬實際量子保密通信中單光子探測器接收量子光信號并進(jìn)行探測的場景(實際情況下，光信號是隨機到達(dá)探測器的)，并利用符合計數(shù)、反符合計數(shù)、概率論算法等，能夠?qū)崿F(xiàn)對單光子探測器的暗計數(shù)概率、探測效率、后脈沖概率、有效門寬等主要參數(shù)的自動化測試；

3.充分考慮了暗計數(shù)、后脈沖對測試結(jié)果的影響，通過符合計數(shù)和反符合計數(shù)，將有效光計數(shù)和暗計數(shù)、后脈沖等無效計數(shù)區(qū)分開，使得對暗計數(shù)概率、探測效率、后脈沖概率等參數(shù)的測試更準(zhǔn)確；

4.主控電路能夠輸出頻率可調(diào)、延時可調(diào)的探測器門控觸發(fā)信號，能夠?qū)Σ? 同工作頻率的探測器進(jìn)行延時掃描、有效門寬等測試；

5.觸發(fā)密度可調(diào)整，能夠模擬不同的探測器應(yīng)用場景；

6.通過調(diào)節(jié)符合延時值，使測試裝置得到的有效光計數(shù)率/無效計數(shù)率達(dá)到最大值，從而實現(xiàn)計數(shù)的正確符合。

附圖說明

圖1是本發(fā)明單光子探測器測試裝置的系統(tǒng)原理圖；

圖2是單光子探測器測試裝置使用連接示意圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。

本發(fā)明提出一種單光子探測器的測試裝置及其測試方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對單光子探測器的暗計數(shù)概率、探測效率、后脈沖概率、有效門寬等主要參數(shù)的自動化測試。

如圖1所示，為本發(fā)明的單光子探測器測試裝置的系統(tǒng)原理圖。該單光子探測器測試裝置主要包括三個部分：主控電路、窄脈沖光源、上位機(測試軟件)。

主控電路主要由系統(tǒng)時鐘、偽隨機數(shù)發(fā)生器、光源觸發(fā)信號驅(qū)動、門控延時、門控觸發(fā)信號驅(qū)動、符合延時、符合計數(shù)、反符合計數(shù)等模塊組成。系統(tǒng)時鐘產(chǎn)生測試時用的兩路時鐘信號，一路發(fā)送給門控延時模塊，一路發(fā)送給偽隨機數(shù)發(fā)生器，兩路時鐘信號同源；門控延時模塊根據(jù)設(shè)定的門控延時值對時鐘信號進(jìn)行相應(yīng)的延時，將延時后的時鐘信號發(fā)送給門控觸發(fā)信號驅(qū)動模塊；門控觸發(fā)信號驅(qū)動模塊根據(jù)所收到的時鐘信號，產(chǎn)生相應(yīng)時刻的門控觸發(fā)信號， 并將其發(fā)送給待測單光子探測器；偽隨機數(shù)發(fā)生器根據(jù)所收到的時鐘信號及設(shè)定的觸發(fā)密度(所產(chǎn)生的二進(jìn)制偽隨機數(shù)中1或0所占的百分比)，在相應(yīng)時刻生成二進(jìn)制偽隨機數(shù)，并將其發(fā)送給光源觸發(fā)信號驅(qū)動、符合延時模塊；當(dāng)二進(jìn)制偽隨機數(shù)為1時，光源觸發(fā)信號驅(qū)動模塊向窄脈沖光源發(fā)送光源觸發(fā)信號，當(dāng)二進(jìn)制偽隨機數(shù)為0時不發(fā)送；符合延時模塊根據(jù)設(shè)定的符合延時值對二進(jìn)制偽隨機數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的延時，將延時后的二進(jìn)制偽隨機數(shù)發(fā)送給符合計數(shù)、反符合計數(shù)模塊；符合計數(shù)模塊對收到的待測單光子探測器的探測器計數(shù)信號和二進(jìn)制偽隨機數(shù)進(jìn)行符合計數(shù)，得到待測單光子探測器的有效光計數(shù)；反符合計數(shù)模塊對收到的待測單光子探測器的探測器計數(shù)信號和二進(jìn)制偽隨機數(shù)進(jìn)行反符合計數(shù)，得到待測單光子探測器的暗計數(shù)、后脈沖等無效計數(shù)。

窄脈沖光源接收主控電路輸出的隨機光源觸發(fā)信號，產(chǎn)生ps量級寬度的光脈沖，并通過內(nèi)部集成的光強控制裝置或者另外的光衰減器，使每脈沖平均光子數(shù)達(dá)到單光子水平的設(shè)定值，將隨機光脈沖接到待測單光子探測器的光輸入端口；例如，若每脈沖平均光子數(shù)的設(shè)定值為0.1，則需調(diào)節(jié)光強控制裝置，使隨機光脈沖衰減成平均0.1光子/脈沖的強度后，接到待測單光子探測器的光輸入端口。

通常窄脈沖光源內(nèi)部集成有光強控制裝置，例如光衰減器，如果通過控制窄脈沖光源內(nèi)部的光強控制裝置能夠使測試裝置的輸出光強與每脈沖平均光子數(shù)的設(shè)定值相對應(yīng)，則不需要另加光衰減器，否則需要在窄脈沖光源后連接光衰減器，通過控制光衰減器，使每脈沖平均光子數(shù)達(dá)到單光子水平的設(shè)定值。

上位機(測試軟件)與主控電路相連，主要用于設(shè)置測試參數(shù)、下發(fā)測試指令、讀取測試數(shù)據(jù)等，并對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，獲得包括暗計數(shù)概率、探測效率、后脈沖概率、有效門寬等主要參數(shù)的測試結(jié)果。

本發(fā)明還提出一種單光子探測器的測試方法，使用上述單光子探測器測試裝置實現(xiàn)，具體包括如下步驟：

步驟1、單光子探測器測試裝置初始化，包括以下內(nèi)容：

(1)建立上位機(測試軟件)和主控電路之間的數(shù)據(jù)連接。

(2)設(shè)置測試參數(shù)，包括每脈沖平均光子數(shù)、測試頻率、死時間周期數(shù)和觸發(fā)密度。

每脈沖平均光子數(shù)的設(shè)置應(yīng)符合單光子探測器的實際使用條件，例如設(shè)置為0.1；測試頻率和死時間周期數(shù)根據(jù)實際需求進(jìn)行設(shè)置，例如測試頻率設(shè)置為40MHz，死時間周期數(shù)設(shè)置為200(以40MHz系統(tǒng)為例，每個周期為25ns，死時間200個周期相當(dāng)于死時間為5us)；觸發(fā)密度為偽隨機數(shù)發(fā)生器所產(chǎn)生的二進(jìn)制偽隨機數(shù)中1或0所占的百分比，例如設(shè)置為50％。

(3)使測試裝置的輸出光強與每脈沖平均光子數(shù)的設(shè)定值相對應(yīng)。

以測試頻率40MHz、觸發(fā)密度50％、每脈沖平均光子數(shù)0.1為例，若窄脈沖光源的出射波長為1550nm，則波長為1550nm的單個光子的能量為1.28×10^-19J，則測試裝置輸出光強的目標(biāo)值為1.28×10^-19×0.1×40×10⁶×0.5＝25.6×10^-5nW。

若對輸出光強和光強控制裝置(例如光衰減器)已進(jìn)行過標(biāo)定，則通過查表便可快速得到與輸出光強目標(biāo)值對應(yīng)的光強調(diào)節(jié)值(例如衰減值)，對光強控制裝置進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置即可。

若未進(jìn)行過標(biāo)定，則將測試裝置的輸出光纖連接至光功率計，觀察輸出光強，調(diào)節(jié)光強控制裝置，直到輸出光強為25.6×10^-5nW，即0.1光子/脈沖。具體地，以窄脈沖光源出口處連接有光衰減器為例，先將窄脈沖光源的輸出光強調(diào)節(jié)為25.6nW，再控制光衰減器衰減50dB。

步驟2、完成待測單光子探測器和測試裝置的線纜連接。

如圖2所示，將測試裝置的隨機光脈沖輸出光纖連接至待測單光子探測器的光輸入端口；將測試裝置的門控觸發(fā)信號輸出電纜連接至待測單光子探測器的門控觸發(fā)信號輸入端口；將待測單光子探測器的探測器計數(shù)信號輸出電纜連接至測試裝置的探測器計數(shù)信號輸入端口。

步驟3、調(diào)節(jié)測試裝置的門控延時值，使待測單光子探測器的計數(shù)率達(dá)到最大值。

門控延時值為門控觸發(fā)信號相對光源觸發(fā)信號的輸出延時值，通過調(diào)節(jié)該延時值，可實現(xiàn)待測單光子探測器內(nèi)部的門控信號和光脈沖的對準(zhǔn)，使探測器的計數(shù)率達(dá)到最大值，此處指使探測器的符合計數(shù)與反符合計數(shù)的和達(dá)到最大。

步驟4、調(diào)節(jié)測試裝置的符合延時值，使測試裝置得到的符合計數(shù)率和反符合計數(shù)率的比值達(dá)到最大。

符合計數(shù)反映的是待測單光子探測器的有效光計數(shù)，反符合計數(shù)反映的是待測單光子探測器的暗計數(shù)、后脈沖等的無效計數(shù)；通過調(diào)節(jié)符合延時值，使測試裝置得到的有效光計數(shù)率/無效計數(shù)率達(dá)到最大值，即實現(xiàn)計數(shù)的正確符合。

步驟5、設(shè)置延時掃描參數(shù)，包括起始時間、終止時間和掃描步長。

以當(dāng)前的門控延時值為中心，設(shè)置延時掃描的起止范圍。例如，若當(dāng)前的門控延時值為10ns，減1ns，設(shè)置為延時掃描的起始時間，即9ns；加1ns，設(shè)置為延時掃描的終止時間，即11ns；設(shè)置掃描步長的值為0.02ns。具體的延時掃描的起止范圍，可根據(jù)測試的實際情況確定。

步驟6、對待測單光子探測器進(jìn)行性能的完整測試，獲得包括暗計數(shù)概率、探測效率、后脈沖概率、有效門寬在內(nèi)的性能參數(shù)，完整測試主要包含三個階段：

(1)測量每門的暗計數(shù)概率。

偽隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生全0的信號，即測試裝置關(guān)閉光脈沖輸出，僅輸出門控觸發(fā)信號，則探測器計數(shù)均為暗計數(shù)。根據(jù)反符合計數(shù)模塊的值測得平均每秒的暗計數(shù)。

由測得的暗計數(shù)，結(jié)合測試頻率、死時間，根據(jù)概率論算法可得到待測探測器的每門的暗計數(shù)概率。

(2)進(jìn)行延時掃描。

偽隨機數(shù)發(fā)生器根據(jù)設(shè)定的觸發(fā)密度生成二進(jìn)制偽隨機數(shù)(0或1)，測試裝置輸出隨機光脈沖和延時可調(diào)的周期門控觸發(fā)信號。

按照所設(shè)置的延時掃描起止范圍，測試裝置按照掃描步長，從起始時間到終止時間自動調(diào)節(jié)門控觸發(fā)信號相對光源觸發(fā)信號的延時值，使探測器內(nèi)部的門控信號和光脈沖信號的相對時間位置從分離到對準(zhǔn)再到分離。

測試裝置每設(shè)置一個相對延時值，就統(tǒng)計一次待測探測器在當(dāng)前條件下的計數(shù)率(此處指符合計數(shù)模塊測得的值)，延時掃描結(jié)束后可獲得符合計數(shù)最大的相對延時位置，即探測效率峰值位置。此時，測量裝置自動將門控信號延時值設(shè)為與該峰值位置相應(yīng)的延時值。

(3)測量有效門寬和每ns暗計數(shù)概率。

延時掃描結(jié)束后，即可根據(jù)不同延時下的符合計數(shù)率畫出符合計數(shù)率掃描曲線。

根據(jù)符合計數(shù)率掃描曲線，可得到有效門寬，即曲線的半高全寬；再根據(jù)有效門寬和每門的暗計數(shù)概率，計算得到每ns暗計數(shù)概率。

(4)測量探測效率、后脈沖概率。

探測器計數(shù)包括有效光計數(shù)、暗計數(shù)、后脈沖。根據(jù)符合計數(shù)模塊的值測 得平均每秒的有效光計數(shù)，根據(jù)反符合計數(shù)模塊的值測得平均每秒的無效計數(shù)，包括暗計數(shù)和后脈沖。

在探測效率峰值位置，由測得的有效光計數(shù)和無效計數(shù)，結(jié)合測試頻率、死時間、觸發(fā)密度、每脈沖平均光子數(shù)，根據(jù)概率論算法可得到待測探測器的探測效率。

由測得的有效光計數(shù)和無效計數(shù)，結(jié)合每門的暗計數(shù)概率、測試頻率、死時間、觸發(fā)密度，根據(jù)概率論算法可得到待測探測器的后脈沖概率。

上述完整測試過程由測試裝置的上位機(測試軟件)控制測試裝置自動完成，可以在幾分鐘內(nèi)完成對待測單光子探測器多個性能參數(shù)的測試，非常高效便捷。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。