[发明专利]一种光纤型短波红外光陷阱探测器及探测方法

权利要求书

1.一种光纤型短波红外光陷阱探测器，其特征在于，包括：D1、D2、D3三个锗光电二极管、一个凹球面反射镜M、光纤法兰盘、电路板、BNC连接器以及高吸收腔体，其中，D1、D2、D3三个锗光电二极管和凹球面反射镜通过夹具固定在高吸收腔体中，光纤输出的光纤法兰盘进入到高吸收腔体中，将会在D1、D2、D3三个锗光电二极管的光敏面上发生吸收和反射作用，其中吸收的光辐射功率将转换为光子，反射光会以45°方向入射到下一个锗光电二极管光敏面上，依次传递下去直至剩余的极微弱辐射功率溢出；所述D1、D2、D3三个锗光电二极管的光敏面面积为10mm×10mm，其光谱范围为800nm～1800nm，峰值响应波长为1550nm，D1、D2、D3三个锗光电二极管在吸收腔体中成90°交汇排列；具体传输过程如下：光纤出射的光束以45°方向入射到第一个锗光电二极管D1光敏面后，将在D1光敏面上产生两个辐射分量，分别是被D1吸收的辐射分量P_a11和反射辐射分量P_r11，反射的辐射分量P_r11以45°角照射到D2光敏面上，则在D2光敏面上被分为两个辐射分量，即被D2吸收的辐射分量P_a21和反射辐射分量P_r21，P_r21以45°入射到D3上，辐射分量P_a31被D3吸收，另一部分辐射分量P_r31则被D3反射；被D3反射的光经镀金的凹球面面反射镜反射回D3,再依次被D3-D2-D1的光敏面吸收和反射、这样经过6次吸收和7次反射后，最终反射回光纤端面的光辐射就会变得越来越小。

2.如权利要求1所述的光纤型短波红外光陷阱探测器的探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：光纤出射的光束以45°方向入射到第一个锗光电二极管D1后，将在D1光敏面上产生两个辐射分量，分别是被D1吸收的辐射分量P_a11和反射辐射分量P_r11；

步骤2：反射的辐射分量P_r11以45°角照射到第二个锗光电二极管D2上，则在D2光敏面上被分为两个辐射分量，即被D2吸收的辐射分量P_a21和反射辐射分量P_r21；

步骤3：P_r21以45°入射到第三个锗光电二极管D3上，辐射分量P_a31被D3吸收，另一部分辐射分量P_r31则被D3反射；被D3反射的光经凹球面反射镜M反射回D3,再依次被D3-D2-D1的光敏面吸收和反射；

步骤4：重复步骤1-步骤3至经过6次吸收和7次反射后，最终反射回光纤端面的光辐射就会变得越来越小。

3.如权利要求2所述的探测方法，其特征在于，假设单个锗光电二极管光敏面的反射率为ρ，则光束在整个传输链路中，

反射回光纤端面的光辐射功率P_r12通过公式(1)计算得到：

P_r12＝ρ⁶P (1)

被锗光电二极管吸收的辐射功率通过公式(2)计算得到：

P_吸＝P_a11+P_a21+P_a31+P_a32+P_a22+P_a12＝P-P_r12＝(1-ρ⁶)P (2)

锗光电二极管的峰值响应波长在1550nm，在1550nm的外量子效率达90％，即反射率为ρ＝10％，因此经过7次反射和6次吸收，该陷阱探测器的外量子效率近于1。