论文摘要
符合测量在量子光学实验中起着重要作用。它可以用于纠缠光子对的判定,单光子计数等实验。用于符合事件测量的电子系统称为符合计数系统。通常对符合事件的测量受到光电探测器和符合计数系统性能的限制。得益于半导体技术的飞速发展,光电探测器的性能得到了极大提高。为了能让探测器的性能得到充份利用,需要设计新的更适用于量子光学实验的符合计数系统。简单的符合计数可以用乘法器或与门等分立元件来实现,然而当符合测量涉及三路或更多通道的测量时,使用分立元件的符合计数系统将变得复杂,尤其是分立元件会给信号带来额外的延迟时间,可能会影响最终的符合计数结果,无法满足实验要求。市场上现有的多通道符合计数器通常基于专用集成电路（ASIC）和时间—幅度转换器（Time-Amplitude Converter）,因而价格昂贵,同时传统符合计数器设计多用于核物理或生物学研究,如荧光寿命成像,并不是专为量子光学实验而设计。为了解决这一问题,我们实验室制作了基于FPGA的多通道符合计数器,本文介绍了基于现场可编程门阵列（FPGA）的多通道符合计数系统的设计原理及其处理程序和调试过程。主要内容有以下两部份：第一：介绍基于FPGA的多通道符合计数系统的设计思想与结构。符合计数器的设计难点在于精确设置符合时间窗口,与传统符合计数器不同,基于FPGA的多通道符合计数器将一个可以精确控制的延迟脉冲用作开关信号,从而控制符合时间窗口。这一过程由可编程延迟线来实现；符合计数过程在FPGA内实现,并根据发生符合的信号所处的通道将结果存储在存储器不同位置；以太网—串口转换模块可以将来自用户主机的命令转换为串口信号,从而实现用户对整个符合计数系统工作过程的控制,同时它还负责将FPGA内存储的符合计数结果转换为以太网信号传送至用户主机。FPGA是多通道符合计数系统的核心元件,它根据从以太网—串口信号转换模块得到的命令完成符合计数,符合计数结果存储在FPGA自带的存储器内,本文将介绍符合计数结果在FPGA内的存储格式与被测信号的频率之间关系,以及以太网一串口信号对FPGA内符合计数过程的控制。第二：我们制作了适合我们实验室需要的11通道符合计数器。同时还为11通道符合计数器编写了使用UDP协议的处理程序,这一程序还可以用于校准11通道符合计数器的符合时间窗口。最后我们将两台单光子与符合计数器相连,观察它们在不同强度背景光下的符合计数,实验结果表明我们制作的11通道符合计数器工作正常,准确完成了符合计数过程,可以满足实验需要。基于FPGA的多通道符合计数器结构紧凑,成本低,与现有多通道符合计数系统相比,它拥有更多测量通道,同时FPGA可以多次重复配置,方便用户修改自己的设计,与传统的符合计数器相比具有更大的灵活性,可以更好地满足量子光学实验的要求。
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标签：多通道符合计数器论文; 符合分辨时间论文;