微弱光探测器件的设计考虑

制作了具有分离外保护环结构的硅光电二极管，这种结构的中心区域为光敏感区，与中心区周边相距５０μｍ处制作了宽度为３０μｍ的外保护环区。当器件应用时，可将外保护环二极管短路，中心区作光探测。这样，在光敏区表面周边约一个少于扩散长度范围内的反向漏电流被外保护环短路，对光敏区的暗电流无贡献，从而有效地减少了光探测器件的暗电流，降低了器件可测光的功率值。

单光子计数探测系统的线性性能研究

利用单光子计数技术对微弱光进行探测具有与其他模拟法相比的多个优势,如有好的抗漂移性、高的信噪比、较宽的线性区等。线性性能是探测器的基本性能之一,利用叠加法和距离平方反比法测量单光子计数探测系统的线性范围,当非线性因子为0.05时,利用叠加法实验测得系统线性响应计数率为3.9×10~5 Counts/s,利用距离平方反比法实验测得系统线性响应计数率为5×10~5 Counts/s。结果表明,两种方法测得响应线性度一致性较好。分析了电子学系统的漏计误差对探测器系统线性范围的影响。实验表明,通过缩短电子学系统中甄别器的死区时间(td)可以提高系统的线性范围。

光子计数成像原理及其应用

20世纪80年代发展起来的光子计数成像系统有极高的灵敏度,原理上可探测单个光子及其空间位置,因此可以探测到极弱的光子图像。随着微光像增强技术和弱光成像器件的发展,光子计数成像技术近年来发展很快并日趋成熟,光子计数成像在军事、天文学、物理学、化学、生物学、量子电子学等领域得到了广泛应用。介绍了光子计数成像的原理、技术特点及其应用。

激光火工品系统自动检测技术研究

在简要介绍激光火工品系统检测技术发展的基础上,综述了激光火工品系统检测中微弱光信号的探测原理与处理方法以及这些方法的应用;通过对锁相放大器频谱迁移法、谐波小波频域提取法、双路消噪声法以及放大与滤波电路法的比较和分析,得出锁相放大器频谱迁移法和放大与滤波电路法可用于激光火工品系统检测的结论.

光电倍增管在物理实验中的应用研究

光电倍增管(Photo Multiplier Tube)简称PMT,是灵敏度极高,响应速度极快的光探测器,可广泛应用于光子计数、极微弱光探测、光栅光谱仪等仪器设备中。在我们的物理实验中就有如下几个实验应用了光电倍增管:如单色仪测玻璃的透射率、单光子计数、原子光谱和激光喇曼。

远程高速激光外差信号的高灵敏度探测器研究

针对多轴、高速和超精密激光干涉测量系统对光电接收器在探测灵敏度、响应带宽和稳定性等方面的特殊需求,提出一种基于远程探测的高带宽激光外差信号探测方法。首先,针对多轴激光干涉测量中多个传统光电接收器热耗散大、严重影响测量精度的问题,设计远程光纤探头,将光接收与光电信号处理部分完全分开,彻底消除光电接收器热耗散对测量系统的影响;其次,针对单光轴光功率微弱、难以探测和稳定性差的问题,设计具有主动温度漂移特点的APD高压反向偏置电源,在提高光电接收器探测灵敏度的同时增强其温度稳定性;设计的光电探测器能够实现远程光耦合传输,耦合效率能达到38%以上,最大探测灵敏度为0.52μW,测量带宽可达17.5MHz,满足多轴、高速超精密激光干涉测量系统对光电接收器的性能需求。

10^(−9)量级高灵敏度点源透射比测试设备研究

为了实现对光学系统杂散光抑制能力的定量评价,开展了10^(−9)量级高灵敏度点源透射比测试设备的研究和实验验证。采用脉冲光源、脉冲探测的新测量方法,在保证测试系统具有高灵敏度测量能力的同时,简化了微弱光电信号探测组件的复杂程度,建立了一套最大测试口径为600 mm、测试波长为527 nm的点源透射比测试设备,并利用该设备测试了一台250 mm口径空间光学相机的点源透射比。实验结果表明:60°入射角度时的点源透射比测试结果为1.68×10^(−9)。证明该设备的测试误差在10^(−9)或更低的量级,具备10^(−9)量级高灵敏度点源透射比测试能力。本文研究可以为天文望远镜、星敏感器、空间目标监视载荷等多种类型的光学仪器提供杂光抑制性能评估。

电子轰击型PSD器件的研究与应用

首先介绍了新型半导体光电位敏器件 (PSD)的独特优点。同时根据极微弱光探测的应用需求 ,提出了电子轰击型新概念器件EBPSD ,研究了它的制作原理 ,并对已制出的器件进行了半导体增益测试 ,其结果是入射电子能量 2keV时增益大于 10 2 ;5keV时增益可达 10 3 ,证实了这种器件的优越性。还将 (EB PSD)器件和微通道板相结合 ,充分利用微通道板的高增益特性 ,提出了电子增益高达 10 8的MCP PSD管设计方案 ,并制出了样管 ,指出这种器件可用于低于 10

小样本光子图像的统计处理

讨论了一种对小样本光子图像的统计处理方法。在超微弱发光的研究中 (例如细胞的超微弱荧光 ) ,由于发光强度极弱 ,需要用像增强器对超微弱发光图像进行增强得到可视图像 ,超微弱发光图像不可避免地受到像增强系统暗噪声及背景噪声的影响 ,使光子图像湮没在噪声中。为从原始图像中检验出信号 ,根据信号光子和噪声光子的不同统计分布 ,运用信号检测与评估的方法判断光子是否属于信号光子 ,并得到一简明的判据 ,由此判据剔除图像中的噪声光子 ,得到信噪比改善的光子图像。