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摘要：本发明公开了一种融合SiPM响应特性的单光子探测回波信号蒙特卡洛仿真方法，建立基于光子数的激光发射信号数学模型，将发射信号离散为若干光子包并仿真多个发射脉冲中各光子包内所有光子的传输过程，包括：初始化系统，计算光子初始坐标、散射角、方位角及方向余弦；光子随机游走并更新状态；当光子到达接收视场时，半解析接收并判断是否引发雪崩事件，递归次级事件，剩余光子继续散射并更新方向余弦；循环执行，直至遍历所有光子。同时，根据统计分布特性模拟暗计数事件及其次级事件。最后，结合像素数和恢复时间处理数据集，生成单光子探测回波信号。本发明融合SiPM响应特性，提高了激光回波信号蒙特卡洛仿真精度，适用于单光子激光探测领域。

主权项：1.一种融合SiPM响应特性的单光子探测回波信号蒙特卡洛仿真方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤A-1、建立基于光子数的激光发射信号数学模型，利用上述数学模型将发射信号离散化，发射脉冲在时间上以Δt为间隔划分为若干光子包，初始化系统，设置激光束半发散角、收发间距、光子权重、光子权重阈值、光子总路程、接收视场角、光学接收系统半径，定义发射脉冲序号为i，光子包序号为j，转入步骤A-2；步骤A-2、令首个发射脉冲i＝1，转入步骤A-3；步骤A-3、令第i个发射脉冲的首个光子包j＝1，转入步骤A-4；步骤A-4、计算第j个光子包在Δt内的光子数量NΔtj，转入步骤B-1；步骤B-1、根据计算得到的第j个光子包内的光子数量NΔtj，定义光子序号为k，令当前光子包内首个光子序号k＝1，最大仿真迭代次数为NΔtj，转入步骤B-2；步骤B-2、根据步骤A-1中设置的激光束半发散角、收发间距，计算第k个光子的初始坐标、初始散射角、初始方位角及初始方向余弦，转入步骤C；步骤C、根据步骤B-2计算得到的第k个光子初始坐标、初始散射角、初始方位角及初始方向余弦，结合光子随机游走步长，计算当前光子坐标、当前散射角及当前方位角，更新光子权重和光子总路程，转入步骤D；步骤D、根据步骤C计算得到的第k个光子坐标、当前散射角及当前方位角，结合设置的接收视场角、光学接收系统半径，计算光子当前位置与光学接收系统中心点的相对角度；并通过对比接收视场角，判断光子当前位置是否处于接收视场内：若不处于接收视场内，跳过半解析接收光子，计算并更新当前散射角、当前方位角及当前方向余弦，转入步骤E；若处于接收视场内，半解析接收光子，计算期望光子入射数，更新光子权重，并通过对比设置的光子检测效率，判断入射光子能否引起初级雪崩事件；根据初级雪崩事件生成并递归次级雪崩事件，记录各雪崩事件对应的雪崩事件类型、期望光子数、时间戳、事件编号、上级事件编号；剩余光子继续散射，更新当前方向余弦，转入步骤E；若光子被吸收或光子连续两次离开接收视场，则判定光子消亡，令光子序号k＝k+1，返回步骤B-2；步骤E、根据步骤D中得到的当前散射角、当前方位角及当前方向余弦，结合当前光子随机游走步长，计算并更新光子坐标、光子权重及光子总路程，返回步骤D，直至当前光子的光子权重小于光子权重阈值或光子回到光学接收系统的位置；令光子序号k＝k+1，返回步骤B-2，直至遍历当前光子包内所有光子；令光子包序号j＝j+1，返回步骤A-4，直至遍历所有光子包；令发射脉冲序号i＝i+1，返回步骤A-3，直至遍历所有发射脉冲，转入步骤F；步骤F、根据发射脉冲数i，结合设置的脉冲激光重复频率，计算暗计数事件的最大迭代时长；初始化，令暗计数事件时间戳tDCR＝0；根据暗计数事件的统计分布特性，循环生成暗计数事件，并递归其次级事件；记录并更新暗计数事件及其次级雪崩事件对应的雪崩事件类型、期望光子数、时间戳、事件编号、上级事件编号，直至达到最大迭代时长，转入步骤G；步骤G，根据记录的各雪崩事件的雪崩事件类型、期望光子数、时间戳、事件编号、上级事件编号，并按照时间戳从小到大的顺序重新排列，初始化像素状态和恢复时间；按时间顺序逐个选取待处理事件，在处理某个待处理事件时，检查该待处理事件对应时刻的各占用像素是否到达恢复时间、恢复空闲状态，直至遍历所有占用像素，判断此时有无空闲像素，若有，占用该像素，否则，舍弃该事件及其下级事件，循环上述过程，直至遍历所有待处理事件，生成有效事件数据集，转入步骤H；步骤H、根据步骤G得到的有效事件数据集，生成单光子探测回波信号。

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