[发明专利]估算光电倍增管在低光强条件下的绝对光响应率的方法

摘要

本发明涉及光学测量领域，估算光电倍增管在低光强条件下的绝对光响应率的方法，硅光电二极管作为校准待测光电倍增管的绝对光功率的参照，在入射光功率为10‑6W到10‑11W下校准硅光电二极管的非线性，线性度其中硅光电二极管输出信号IA+B(k)的非线性度待测光电倍增管输出信号IC+D(k)的非线性度确定光电倍增管在入射光功率为10‑11W条件下的绝对响应率；估算在光功率为10‑16W时的绝对光响应率；得到所述待测光电倍增管在10‑11W到10‑16W范围的绝对光响应率。

主权项

估算光电倍增管在低光强条件下的绝对光响应率的方法，装置主要包括激光器(1)、衰减器I(2)、暗箱(3)、分束器I(4)、衰减器II(5)、平面镜I(6)、快门I(7)、快门II(8)、平面镜II(9)、分束器II(10)、暗盒(11)、硅光电二极管(12)、待测光电倍增管(13)，所述分束器I(4)、衰减器II(5)、平面镜I(6)、快门I(7)、快门II(8)、平面镜II(9)、分束器II(10)、暗盒(11)、硅光电二极管(12)、待测光电倍增管(13)均位于所述暗箱(3)内，所述硅光电二极管(12)、待测光电倍增管(13)位于所述暗盒(11)内，所述激光器(1)发射激光经衰减器I(2)至分束器I(4)，由所述激光器(1)、衰减器I(2)、分束器I(4)、快门I(7)、平面镜II(9)、分束器II(10)、硅光电二极管(12)组成光路I，由所述激光器(1)、衰减器I(2)、分束器I(4)、衰减器II(5)、平面镜I(6)、快门II(8)、分束器II(10)、硅光电二极管(12)组成光路II，所述衰减器I(2)、衰减器II(5)与测量系统的光轴均具有一定角度的倾斜以避免干涉，所述硅光电二极管(12)在入射光功率10‑6W条件下的响应率为已知，通过调节衰减器I(2)和衰减器II(5)的参数来测量不同光功率条件下的线性度，设共有n组衰减器参数，以使得入射到所述硅光电二极管(12)的光功率能够在从10‑6W到10‑16W范围内变化，其特征是：所述估算光电倍增管在低光强条件下的绝对光响应率的方法步骤为：一.使用所述硅光电二极管(12)来作为校准所述待测光电倍增管(13)的绝对光功率的参照，在入射光功率为10‑6W到10‑11W范围的条件下校准所述硅光电二极管(12)的非线性，方法依次为：通过调节平面镜I(6)、平面镜II(9)和分束器II(10)来准直两束光线并在光学感应器中心的相同点重叠，初始状态下，快门I(7)和快门II(8)均关闭，接下来，开启快门I(7)，测得此时所述硅光电二极管(12)的输出信号IA，再开启快门II(8)，测得此时所述硅光电二极管(12)的输出信号IA+B，再关闭快门I(7)，测得此时所述硅光电二极管(12)的输出信号IB，再开启快门I(7)，测得此时所述硅光电二极管(12)的输出信号I′B+A，再关闭快门II(8)，测得此时所述硅光电二极管(12)的输出信号I′A，由下式得到线性度其中k表示上述n组中的一组条件，所述计算线性度的方法能够消除由线性度测量实验中的衰减器产生的激光漂移效应，最后，将每个光功率条件下的线性度相乘，得到所述硅光电二极管(12)输出信号IA+B(k)的非线性度二.在入射光功率为10‑6W到10‑11W范围的条件下校准所述待测光电倍增管(13)的非线性，方法依次为：移除所述硅光电二极管(12)，将所述待测光电倍增管(13)置于原硅光电二极管(12)的位置，通过调节平面镜I(6)、平面镜II(9)和分束器II(10)来准直两束光线并在光学感应器中心的相同点重叠，初始状态下，快门I(7)和快门II(8)均关闭，接下来，开启快门I(7)，测得此时待测光电倍增管(13)的输出信号IC，再开启快门II(8)，测得此时待测光电倍增管(13)的输出信号IC+D，再关闭快门I(7)，测得此时待测光电倍增管(13)的输出信号ID，再开启快门I(7)，测得此时待测光电倍增管(13)的输出信号I′D+C，再关闭快门II(8)，测得此时待测光电倍增管(13)的输出信号I′C，由下式得到线性度其中通过调节衰减器I(2)和衰减器II(5)的参数来测量不同光功率条件下的线性度，设共有n组衰减器参数，以使得入射到所述硅光电二极管(12)的光功率能够在从10‑6W到10‑16W范围内变化，k表示上述n组中的一组条件，所述计算线性度的方法能够消除由线性度测量实验中的衰减器产生的激光漂移效应，最后，将每个光功率条件下的线性度相乘，得到所述待测光电倍增管(13)输出信号IC+D(k)的非线性度三.在入射光功率为10‑11W的条件下，分别用校准后的硅光电二极管(12)和待测光电倍增管(13)测量入射光、且在所述光路II中进行测量，测得校准后的硅光电二极管(12)的光功率数据和待测光电倍增管(13)的光功率数据进行比较，方法依次为：首先，将所述硅光电二极管(12)置于所述光路II中，使用校准后的硅光电二极管(12)测量绝对入射激光功率，其次，移除硅光电二极管(12)，将待测光电倍增管(13)置于原硅光电二极管(12)的位置，并测量了光电倍增管对于入射激光的光响应，其中激光照射的位置调整至与上述步骤一的线性度测量中一致，如此重复十遍，最后，计算所述待测光电倍增管(13)测得的入射光功率与所述硅光电二极管(12)测得的入射光功率的比例，并以此来确定光电倍增管在入射光功率为10‑11W条件下的绝对响应率；四.估算所述待测光电倍增管(13)在入射光功率10‑16W条件下的的非线性特征，并结合上述步骤三中得到的响应率‑入射光功率曲线，通过拟合方法，以此估算在光功率为10‑16W时的绝对光响应率；五.最后得到所述待测光电倍增管(13)在10‑11W到10‑16W范围的绝对光响应率。