[发明专利]一种光电探测器绝对光谱响应率的标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电探测器响应率参数的标定方法，尤其是一种利用探测器光谱响应特性实现绝对光谱响应率的标定方法。

背景技术

光电探测器是一种将光信号转换为电信号的传感器，区别于传统的热探测器，因具有响应时间快、灵敏度高等特点，广泛地用于光学测量领域，由于其具有波长选择性，即响应率随所探测的光谱变化，因而其绝对光谱响应率即在特定波长下的绝对响应率参数的精确测量成为一个技术难题。

光电探测器的绝对光谱响应率R_λ是指在指定波长λ下，探测器所产生的信号S与入射的该波长光功率P_λ的比值，R_λ＝S/P_λ，要实现其绝对测量需要测量得到入射到探测器的该波长的光功率P_λ和光电探测器产生的信号S。现有的光谱响应率测量法主要是相对测量法，通常将黑体、能斯特灯、硅碳棒等宽谱光源发出光经过光栅分光后入射到探测器，并根据探测器响应的电压或电流信号幅值，计算得到较为准确的相对光谱响应值。但由于上述光源的光强很弱，再经过波长分光后其功率更弱，故很难精确测量得到分光后的光功率，而根据宽谱光源的辐射特性并结合光栅衍射参数计算得到的绝对辐射功率值，由于计算环节和影响因素多，也难以得到精确的光源绝对功率值，最终影响到探测器在指定波长下的绝对响应率测量和标定。

发明内容

本发明目的是提供一种光电探测器绝对光谱响应率的标定方法，解决现有绝对标定方法中由于宽谱光源分光后功率太弱而引起的标定不确定度较大的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种光电探测器绝对光谱响应率的标定方法，包括以下步骤：

[1]测量光电探测器的相对响应率幅值序列：

宽谱光源经过光谱分光后入射到探测器光敏面，测量得到探测器在λ_min～λ_max光谱区间内的按照波长顺序排布的相对响应率幅值序列k_i，其中包含特定波长λ_m和λ_n相对应的幅值k_m和k_n；所述的λ_m为需要标定的波长，λ_n为与需要标定的波长临近的激光器的波长；

[2]测量光电探测器在波长为λ_n时的绝对响应率

用波长为λ_n的激光器入射到探测器光敏面，测量得到光电探测器在波长λ_n下的绝对响应率

[3]计算光电探测器在波长为λ_m时的绝对响应率

按照公式计算得到光电探测器在波长λ_m的绝对响应率。

上述测量光电探测器在波长λ_n时的绝对响应率的步骤为：

[1]在激光入射光路上沿激光入射方向先后准直布置光阑孔、光电探测器，所述光阑孔的孔径略小于探测器光敏面；

[2]测量得到波长λ_n激光束经过光阑孔后探测器的输出信号U；

[3]在探测器前采用光功率计测量得到光阑孔后的激光功率P；

[4]计算得到光电探测器在波长λ_n下绝对响应率

上述的光阑由两个已知刻度且缝隙宽度可调节的狭缝相互垂直拼接而得。

上述宽谱光源为黑体源、钨灯、硅碳棒、能斯特灯或石英加热管。

上述激光器为266nm固体激光器、0.532μm固体激光器、1.06μm固体激光器、1.55μm半导体激光器、2.0μm光纤激光器、3.39μmHe-Ne激光器、10.6μm二氧化碳激光器或中远红外波段量子级联激光器。

本发明具有的有益效果：

1、本发明采用波长替代的方法，利用了同一宽谱波段内不同波长的激光器测得探测器单点绝对响应率值，再结合宽谱光源测得的探测器相对响应率序列，计算得到了探测器在指定波长下的绝对响应率值，克服了由于宽谱光源功率太弱无法绝对标定探测器响应率参数，激光器波长又与指定的波长有差异的标定问题，实现了光电探测器绝对光谱响应率的标定。

2、本发明的光电探测器绝对光谱响应率的标定方法可用于紫外、可见光和红外波段，具有广泛的适用性。

附图说明

图1为本发明光电探测器在波长λ_n下绝对响应率测量光路图；

图2为本发明由两只相互垂直的宽度可调节狭缝板拼接的光阑示意图；