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公开(公告)号：CN108007584A
公开(公告)日：2018-05-08
申请号：CN201711090809.8
申请日：2017-11-08
Applicant: 南京邮电大学
IPC: G01J11/00
Abstract: 本发明公开了基于单光子雪崩二极管探测器的快速荧光寿命成像方法，该方法利用单光子雪崩二极管作为探测器件，通过离散与混叠复用的探测窗口进行光子采样。通过蒙特卡罗仿真的原理，拟合出荧光衰减曲线，计算出荧光寿命。整个电路工作分为探测的准备阶段、探测阶段和读出阶段。在探测阶段，激光使待测样品荧光激发，利用控制SPAD的工作状态以及门控选通信号控制光子引起的雪崩脉冲的选通来实现离散与混叠混用的窗口探测，并将探测的数据记录下来。本发明利用离散与混叠复用的探测方法能够扩大时间探测窗口法的最佳探测范围，减少了探测误差。在每个像素单元集成了两个计数模块，使其在单次荧光激发后能够采样两组数据，能够有效的提高成像速度。
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公开(公告)号：CN110926623B
公开(公告)日：2020-05-19
申请号：CN202010084929.2
申请日：2020-02-10
Applicant: 南京邮电大学
Abstract: 本发明公开了一种高动态范围的时间‑幅度转换电路，属于单光子探测技术领域，其包括积分定时模块和行选读出模块，积分定时模块的输入端与积分信号产生逻辑和反馈控制逻辑的输出端分别相连，积分定时模块的输出端与反馈控制逻辑和行选读出模块的输入端分别相连；本发明还公开了其测量方法，利用模拟定时检测光子飞行时间的方案，采用折叠积分法并对积分电容正极板的电荷进行监测，在保证电路的版图面积小、功耗低和像素填充因子的同时，有效地提高了电压摆幅的动态范围，提高时间分辨率、测量精度，并降低了开关节点处的时钟馈通效应，有效减缓了开关关闭后的漏电现象，提高了保持时间，还降低制造成本低，各电路之间的性能一致性好，成品率高。
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公开(公告)号：CN108007584B
公开(公告)日：2019-10-11
申请号：CN201711090809.8
申请日：2017-11-08
Applicant: 南京邮电大学
IPC: G01J11/00
Abstract: 本发明公开了基于单光子雪崩二极管探测器的快速荧光寿命成像方法，该方法利用单光子雪崩二极管作为探测器件，通过离散与混叠复用的探测窗口进行光子采样。通过蒙特卡罗仿真的原理，拟合出荧光衰减曲线，计算出荧光寿命。整个电路工作分为探测的准备阶段、探测阶段和读出阶段。在探测阶段，激光使待测样品荧光激发，利用控制SPAD的工作状态以及门控选通信号控制光子引起的雪崩脉冲的选通来实现离散与混叠混用的窗口探测，并将探测的数据记录下来。本发明利用离散与混叠复用的探测方法能够扩大时间探测窗口法的最佳探测范围，减少了探测误差。在每个像素单元集成了两个计数模块，使其在单次荧光激发后能够采样两组数据，能够有效的提高成像速度。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN110113041B
公开(公告)日：2022-10-04
申请号：CN201910333231.7
申请日：2019-04-24
Applicant: 南京邮电大学
IPC: H03K19/0185 , H03K19/003 , G06F30/367 , G06F30/3308
Abstract: 本发明提出一种应用于单光子探测器的高线性度、低功耗和具有较长保持能力的时间‑幅度转换电路，该电路由1个计时电容C，3个反相器和15个MOS管组成，NMOS管MN0、MN1、MN2和PMOS管MP2、MP3组成电流镜结构，为计时电容C充电提供稳定持续的电流。MP1和MP4组成一种高输出阻抗的主控开关，控制计时电容C稳定的充电。MP0、MN3、MN4、MN5作为MOS开关控制计时电容C的使能与复位。MP6和MP7组成源极跟随器，将计时电容C上的电压变化读出。反相器INV0、INV1、INV2和MP5、MN6组成使能信号产生电路。本发明整体电路结构简单，管子数量少，最终达到了计时电容C在积分过程中积分电流稳定，具有很高的积分线性度，降低了开关节点处的时钟馈通效应，有效减缓了开关关闭后的漏电现象。
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公开(公告)号：CN109765778B
公开(公告)日：2020-10-02
申请号：CN201811493512.0
申请日：2018-12-07
Applicant: 南京邮电大学
Abstract: 本发明公开了一种时间‑模拟转换电路及单光子飞行时间测量方法，该电路包括信号输入逻辑单元、计时单元、电压保持单元以及读出单元。信号输入逻辑单元将光子信号转换为逻辑电平，其输入端分别接收光子信号、开始信号和停止信号，其输出端接计时单元的输入端；计时单元包括提供稳定充电电流的电流镜结构、提供电流源的电流镜结构以及计时电容，计时电容开始计时后其极板电压随时间线性增加；电压保持单元用于保持计时电容极板电压，其输入端连接计时单元的输出端，其输出端接读出单元，读出单元读出极板电压信号。本发明的制造工艺和CMOS工艺兼容，制造成本低、成品率高。同时该时间‑模拟转换电路还具备高填充因子、高分辨率、大测量范围的优点。
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公开(公告)号：CN110926623A
公开(公告)日：2020-03-27
申请号：CN202010084929.2
申请日：2020-02-10
Applicant: 南京邮电大学
Abstract: 本发明公开了一种高动态范围的时间-幅度转换电路，属于单光子探测技术领域，其包括积分定时模块和行选读出模块，积分定时模块的输入端与积分信号产生逻辑和反馈控制逻辑的输出端分别相连，积分定时模块的输出端与反馈控制逻辑和行选读出模块的输入端分别相连；本发明还公开了其测量方法，利用模拟定时检测光子飞行时间的方案，采用折叠积分法并对积分电容正极板的电荷进行监测，在保证电路的版图面积小、功耗低和像素填充因子的同时，有效地提高了电压摆幅的动态范围，提高时间分辨率、测量精度，并降低了开关节点处的时钟馈通效应，有效减缓了开关关闭后的漏电现象，提高了保持时间，还降低制造成本低，各电路之间的性能一致性好，成品率高。
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公开(公告)号：CN109765544A
公开(公告)日：2019-05-17
申请号：CN201910066857.6
申请日：2019-01-24
Applicant: 南京邮电大学
IPC: G01S7/486
Abstract: 本发明公开了一种单光子3D激光雷达探测器的光子同步检测电路及方法，包括RS触发器一RSFF_1、RS触发器二RSFF_2、RS触发器三RSFF_3、RS触发器四RSFF_4、判断电路以及触发/复位电路，判断电路由一个电容网络和一个比较器CMP组成。判断电路将雪崩脉冲信号个数同时通过电容网络的充放电过程转化为一定的电压阈值VA，再通过比较器CMP对比所设定的参考电压信号Vref，实现同步检测、抑制噪声的功能。本发明占用的芯片版图面积小，有效地提高了SPAD像素单元的填充因子，提高了SPAD阵列探测器的集成度；电路复杂度低，制造工艺完全和CMOS工艺兼容，制造成本低，各个电路之间的性能一致性好，成品率高。
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公开(公告)号：CN109148637A
公开(公告)日：2019-01-04
申请号：CN201811099642.6
申请日：2018-09-20
Applicant: 南京邮电大学
IPC: H01L31/107 , H01L31/0232 , H01L31/18
Abstract: 本发明公开了一种具有阶梯光栅结构的单光子雪崩二极管探测器及制作方法，该二极管探测器沿竖直方向从下往上依次包括有源区、内层介质区、金属隔离介质区和顶部介质区；所述金属隔离介质区内设有第一金属互连区和阶梯光栅结构；所述顶部介质区内设有第二金属互连区；所述第一金属互连区和第二金属互连区在竖直方向上不遮挡所述阶梯光栅结构。本发明通过在金属隔离介质区中引入五级阶梯光栅结构，通过光的衍射效应，增加了有源区内的雪崩区的光子产生率，从而进一步提高器件的光子探测效率，有利于增强器件探测近红外光子的能力。上述探测器可由标准CMOS工艺制作，具有集成度高、功耗低、抗干扰能力强等优点。
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