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申请/专利权人：传周半导体科技(上海)有限公司

摘要：本发明提供的是一种基于差分探测器的高信噪比拉曼光谱测量系统。其特征是：基于差分探测器的高信噪比拉曼光谱测量系统是由脉冲激光器（1）、1×2可编程光开关（2）、光纤探头（3）、光电探测器（PD）（4）、信号放大电路（5）、单光子雪崩光电二极管（SPAD）（6）、差分放大器（7）、时间数字转换器（TDC）（8）、现场可编程逻辑门阵列（FPGA）（9）组成。本发明可用于时间分辨的高信噪比拉曼光谱测量，可广泛用于生物医学、毒品检测、矿物检测等领域。

主权项：1.一种基于差分探测器的高信噪比拉曼光谱测量系统。其特征是：差分探测器的高信噪比拉曼光谱测量系统是由脉冲激光器（1）、1×2可编程光开关（2）、光纤探头（3）、光电探测器（PD）（4）、信号放大电路（5）、单光子雪崩光电二极管（SPAD）（6）、差分放大器（7）、时间数字转换器（TDC）（8）、现场可编程逻辑门阵列（FPGA）（9）组成；所述系统中脉冲激光器（1）产生两路同步激光脉冲，一路输出的脉冲激光传输至光纤探头（3）的输入端。光纤探头（3）可以进行传输激光至样品、收集样品的散射光子，散射光子包含样品的荧光、拉曼散射等信号。光纤探头的输出末端将所散射光子传输至1×2可编程光开关（2），1×2可编程光开关（2）的输出端有两路不同臂长的光纤，其决定了样品的散射光子到达单光子雪崩光电二极管（SPAD）（6）的光延时时间，不同的光纤臂长代表不同的延时，根据光在光纤中的传播速度可以计算出具体的延时时间，通过精细地调整延时时间，可以从时域上分离拉曼光和荧光信号。为了使单光子雪崩光电二极管（SPAD）（6）工作于门控状态下的盖革模式进行光子检测，需要为其提供一个门控信号。通过脉冲激光器（1）产生的另一路同步激光脉冲经过光电探测器（4），光电探测器（4）将激光脉冲转换为电脉冲信号，将电脉冲信号输出至信号放大电路（5），以此作为时间门控信号。时间门控信号传输至单光子雪崩光电二极管（6）实现对其工作状态的控制；在该时间门控信号的作用下单光子雪崩光电二极管（6）能够处于盖革工作模式，当检测到散射光子信号后就发生淬灭，完成本次的光子检测。两个单光子雪崩光电二极管（6）对两路不同延时时间的光子进行检测，通过差分放大器（7）可以对其在时间域上重叠部分的光子计数进行消除，剩余的部分即为拉曼光子的光子计数。单光子雪崩光电二极管（6）检测到光子后输出的淬灭信号传输至时间数字转换器（8），记录光子的达到时间，单光子雪崩光电二极管（SPAD）（6）的输出连接至现场可编程逻辑门阵列（9），现场可编程逻辑门阵列（11）统计光子到达单光子雪崩光电二极管阵列的时间与数量，从而得到时间-光子数的直方图。

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