RU2030715C1 - Способ измерения пространственного распределения абсолютной чувствительности фотоприемников и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ измерения пространственного распределения абсолютной чувствительности фотоприемников и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2030715C1 RU2030715C1 SU4950897A RU2030715C1 RU 2030715 C1 RU2030715 C1 RU 2030715C1 SU 4950897 A SU4950897 A SU 4950897A RU 2030715 C1 RU2030715 C1 RU 2030715C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photodetector
- photodetectors
- optical system
- radiation
- auxiliary
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
Использование: техника оптической фотометрии, а именно техника измерения абсолютной чувствительности фотоприемников в видимом и ИК-диапазонах спектора электромагнитного излучения. Сущность изобретения: используют параметрическое расстояние лазерного излучения в нелинейном кристалле, после кристалла производят селекцию рассеянного излучения по направлению распространения составляющих волн с помощью оптической системы и устанавливают взаимно однозначное соответствие между координатами x, x1 фокальной плоскости оптической системы, с одной стороны, и частотами ω, ω1 с другой - по математической формуле, приведенной в описании. Устройство включает нелинейный кристалл, два устройства передачи рассеянного излучения на входные отверстия фотоприемников, оптически сопряженные через оптическую систему с нелинейным кристаллом, три схемы сканирования, механически сопряженные с двумя входными и одним выходным отверстием устройств передачи, схему задержки, схему совпадения, сопряженную с двумя блоками регистрации, блок автоматизации и управления, сопряженный со схемами сканирования, схемой задержки и блоком регистрации вспомогательного фотоприемника, при этом между входным отверстием устройства передачи и вспомогательным фотоприемником помещают спектрально-селектирующий прибор. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к технике оптической фотометрии, а именно к технике измерения абсолютной чувствительности фотоприемников в видимом и ИК-диапазонах спектра, а также в ближнем УФ-диапазоне спектра электромагнитного излучения.
Известны способы и устройства для измерения абсолютной чувствительности фотоприемников, в которых передача энергетических единиц измерения производится многоступенчатым образом: через ряд последовательно калибруемых эталонных, образцовых и рабочих источников или приемников излучения [1]. Недостатками этих способов являются низкая точность - от 10% до 50% в зависимости от спектрального диапазона измерений и количества ступеней, а также сложность практической реализации многоступенчатой поверочной схемы.
Наиболее близким к предлагаемому способу как по действию, так и по исполнению является метод комплексной аттестации матричного средства измерения пространственных характеристик импульсного лазерного излучения. Принцип действия метода и работа установки заключаются в следующем. Лазерное излучение проходит через рассеивающее устройство и попадает в оптическую систему, где рассеянное излучение разветвляется на два канала; оптическое излучение каждого канала имеет частоту лазерного источника и пространственное распределение, определяемое характером рассеивающего устройства. Оптическое излучение регистрируется с помощью двух фотоприемных устройств - вспомогательного и измеряемого, причем вспомогательное устройство обязательно должно быть предварительно прокалибровано по эталону. Сигналы с выхода фотоприемных устройств поступают на две схемы регистрации, а затем сводятся на схеме сравнения, включающей ЭВМ, где и производится вычисление пространственного распределения абсолютной чувствительности измеряемого фотоприемника [2] . Недостатками известных способа и устройства, являются низкая точность абсолютной калибровки пространственного распределения чувствительности фотоприемников, сложность предварительной аттестации абсолютной чувствительности вспомогательного фотоприемника, невозможность одновременного измерения спектрального распределения чувствительности.
Целью изобретения является повышение точности, упрощение измерений и обеспечение измерений спектрального распределения абсолютной чувствительности.
На фиг. 1 изображена схема, поясняющая действие предлагаемого метода; на фиг. 2 - схема устройства (п. 2 формулы изобретения); на фиг. 3 - схема устройства (п. 3 формулы изобретения).
Способ осуществляется с помощью устройства, которое содержит лазерный источник излучения 1, нелинейный кристалл 2, оптическую систему 3, устройства передачи 4 и 5, схемы сканирования 6, 7, 8, вспомогательный фотоприемник 9, измеряемый фотоприемник 10, блоки регистрации 11 и 12, схему задержки 13, схему совпадения 14, блок автоматизации и управления 15, дополнительно может содержать спектрально селектирующий прибор 16.
Способ и работа устройства заключаются в том, что излучение лазерной накачки частоты ω0 формируется в источнике 1 и направляется на нелинейный кристалл 2, в котором происходит спонтанное параметрическое рассеяние накачки с образованием пар коррелированных фотонов с сопряженными частотами ωи ω'= ω0 -ω , сопряженными волновыми векторами и =-- и (k0 - волновой вектор излучения накачки в кристалле, 2π/l - небольшая расстройка пространственного синхронизма, зависящая от толщины кристалла l: = 0). Поляризация излучения накачки выбирается с учетом анизотропии тензора квадратичной восприимчивости нелинейного кристалла. Кристалл ориентирован по отношению к накачке так, что рассеянное излучение распространяется под малыми углами к направлению накачки. После кристалла располагается оптическая система 3 для выделения и фокусировки рассеянного излучения. В ней производится подавление излучения накачки на частоте ω0 и фокусировка рассеянного света.
Пучки рассеянного излучения собираются в фокальной плоскости F за оптической системой. Все рассеянные фотоны каждой пары частот ωи ωI=ω0-ω фокусируются в двух точках плоскости F, смещенных в диаметрально противоположных направлениях относительно следа накачки О. Координаты сопряженных точек х и х' определяются условием пространственного синхронизма для волновых векторов при θ′≪1, θ≪1= 0. Для малых углов рассеяния θI<< 1, θ<< 1 справедливы соотношения:
x(ω)=f
x′(ω′)= f где f - фокусное расстояние оптической системы, n0, n, n' - показатели преломления кристалла 2 на частотах ω0, ω,ω' соответственно.
x(ω)=f
x′(ω′)= f где f - фокусное расстояние оптической системы, n0, n, n' - показатели преломления кристалла 2 на частотах ω0, ω,ω' соответственно.
Расстройка синхронизма =0 определяет угловой разброс рассеянных волн и минимальный диаметр фокусировки в каждую точку:
Δxmin ≈ 2πc/ωnl
Δx'min ≈ 2 πc/ ω'n l (с - скорость света). От размеров Δхmin и Δх'min зависит пространственное разрешение предлагаемого способа измерения зонной характеристики чувствительности фотоприемника.
Δxmin ≈ 2πc/ωnl
Δx'min ≈ 2 πc/ ω'n l (с - скорость света). От размеров Δхmin и Δх'min зависит пространственное разрешение предлагаемого способа измерения зонной характеристики чувствительности фотоприемника.
Устройство передачи 4 подает рассеянное излучение сопряженных частот ω'с точек х' (ω') плоскости F на входную апертуру вспомогательного фотоприемника 9. Устройство передачи 5 подает рассеянное излучение измеряемых частот ω с точек х(ω) плоскости F на участки входной апертуры измеряемого фотоприемника 10. При измерении спектрального распределения абсолютной чувствительности в блоке автоматизации и управления 15 для каждой частоты измерения ωопределяется значение сопряженной частоты ω' и координат х(ω), х' (ω') установки входных отверстий устройств 4, 5 в соответствии с соотношениями (1). Затем вырабатываются управляющие сигналы, по которым устройства сканирования 6 и 7 осуществляют смещение входных отверстий 4 и 5 в плоскости F. При определении пространственного распределения абсолютной чувствительности на фиксированной частоте ω устройство сканирования 8 (по сигналам с блока 15) осуществляет смещение выходного отверстия устройства передачи 5 в плоскости входной апертуры измеряемого фотоприемника 10.
Электрические сигналы, вырабатываемые измеряемым и вспомогательным фотоприемниками, поступают на блоки регистрации 11 и 12, где измеряется (в относительных единицах измерения) их величина. После этого сигналы поступают на схему совпадения 14, причем сигналы одного из трактов предварительно проходят через схему задержки 13. В процессе параметрического рассеяния излучения накачки в нелинейном кристалле каждый фотон частоты ωрождается практически одновременно с фотоном сопряженной частоты ω'. Схема задержки предназначена для выравнивания моментов прихода сигналов от двух фотонов каждой пары (т.е. сигнала с блока 11 и сигнала с блока 12) на схему совпадения 14. На схеме совпадения производится измерение взаимной корреляционной функции показаний блоков регистрации 11 и 12.
Сигналы со схемы совпадения 14 и блока регистрации вспомогательного источника 11 поступают на блок автоматизации и управления 15. Здесь производится вычисление чувствительности освещаемого участка входной апертуры измеряемого фотоприемника на заданной частоте. Спектральная чувствительность и квантовая эффективность определяются через отношение показаний схемы совпадения и блока регистрации вспомогательного фотоприемника 11.
Спектральный диапазон действия предлагаемого способа и устройства определяется областью оптической прозрачности кристалла и частотой накачки. Нижняя граница диапазона частот измерения абсолютной чувствительности может доходить до 2500-1000 см-1, т.е. 4-10 мкм, верхняя - до 40000 см-1, т.е. 250 нм. Для повышения спектральной размещающей способности устройства в его схему может быть введен спектрально селектирующий прибор 16. Он располагается между выходным отверстием устройства передачи 4 и вспомогательным фотоприемником. Спектральный диапазон пропускания прибора 16 на каждой сопряженной частоты ω' должен быть меньше, чем интервал частот Δ ω' излучения, поступающего через устройство передачи 4 из-за конечной входной апертуры этого устройства Δх' . Измерение пропускания прибора 16, также как и всех остальных элементов блок-схемы устройства, не требуется для проведения абсолютных измерений чувствительности измеряемого фотоприемника 10. Не требуется также предварительная калибровка чувствительности вспомогательного фотоприемника 9. Предлагаемые способ и устройство основаны на фундаментальных статических свойствах излучения, рождающегося при параметрическом рассеянии света. Возможность проведения абсолютных измерений без привлечения каких-либо эталонных (или прокалиброванных по эталонам через многоступенчатую поверочную схему) приемников или источников излучения позволяет существенно повысить точность абсолютной калибровки спектрального и пространственного распределения чувствительности фотоприемников.
Claims (4)
- СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ АБСОЛЮТНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ФОТОПРИЕМНИКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.
- 1. Способ измерения пространственного распределения абсолютной чувствительности фотоприемников, заключающийся в том, что на вход оптической системы подают рассеянное лазерное излучение, на выходе оптической системы излучение детектируют с помощью двух фотоприемников - вспомогательного и измеряемого, сигналы от фотоприемников направляют на блоки регистрации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, упрощения измерений и обеспечения измерения спектрального распределения абсолютной чувствительности, лазерное излучение пропускают через нелинейный кристалл и подают спектр параметрического рассеяния лазерного излучения на оптическую систему, позволяющую выделить рассеянное излучение и установить взаимно однозначное соответствие между координатами X, X' фокальной плоскости оптической системы и частотами ω, ω′ рассеянного излучения в соответствии с соотношениями
где X - расстояние от оси пучка лазерного излучения до точки фокусировки рассеянного излучения частоты ω ;
X' - расстояние от оси пучка лазерного излучения до точки фокусировки сопряженного рассеянного излучения частоты ω′ = ωo- ω ;
ωo -частота лазерного излучения;
n0, n, n' - показатели преломления нелинейного кристалла на частотах ωo, ω и ω′ соответственно;
f - фокусное расстояние оптической системы,
при этом для измерения пространственного распределения чувствительности фотоприемника на частоте ω точку с координатой X(ω) оптически сопрягают с различными участками входной апертуры измеряемого фотоприемника, точку с координатой X′(ω′) -с входной апертурой вспомогательного фотоприемника, а при определении спектрального распределения чувствительности последовательно сопрягают с измеряемым фотоприемником точки с различными координатами X(ω) , одновременно заводя излучение с точек X′(ω′) на вспомогательный фотоприемник, после регистрации сигналов с фотоприемников время дальнейшего прохождения сигналов от двух фотоприемников уравнивают с помощью схемы задержки, затем сигналы сводят на схеме совпадений и регистрируют степень их взаимной корреляции, причем абсолютную чувствительность измеряемого фотоприемника в каждой точке пространственного и спектрального распределений вычисляют как отношение показаний схемы совпадения к показаниям блока регистрации вспомогательного фотоприемника. - 2. Устройство для измерения пространственного распределения абсолютной чувствительности фотоприемников, содержащее оптически связанные лазерный источник излучения, оптическую систему, измеряемый и вспомогательный фотоприемники, соединенные с соответствующими блоками регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и обеспечения измерения спектрального распределения абсолютной чувствительности, устройство дополнительного содержит нелинейный кристалл, оптически связанный с источником лазерного излучения, два устройства передачи рассеянного излучения на входные отверстия фотоприемников, оптически сопряженные через оптическую систему с нелинейным кристаллом, три схемы сканирования, механически связанные с двумя входными и одним выходным отверстиями устройств передачи, схему задержки, схему совпадения, соединенную с блоком регистрации измеряемого фотоприемника и через схему задержки - с блоком регистрации вспомогательного фотоприемника, блок автоматизации и управления, соединенный со схемами сканирования, схемой совпадения и блоком регистрации вспомогательного фотоприемника.
- 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что, с целью увеличения спектрального разрешения измерений, между входным отверстием устройства передачи и вспомогательным фотоприемником установлен оптически сопряженный с входным отверстием устройства передачи и вспомогательным фотоприемником спектрально селектирующий прибор, соединенный с блоком автоматизации и управления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4950897 RU2030715C1 (ru) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Способ измерения пространственного распределения абсолютной чувствительности фотоприемников и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4950897 RU2030715C1 (ru) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Способ измерения пространственного распределения абсолютной чувствительности фотоприемников и устройство для его осуществления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2030715C1 true RU2030715C1 (ru) | 1995-03-10 |
Family
ID=21582133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4950897 RU2030715C1 (ru) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Способ измерения пространственного распределения абсолютной чувствительности фотоприемников и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2030715C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8706437B2 (en) | 2008-10-10 | 2014-04-22 | Isis Innovation Limited | Calibration of particle detectors |
RU2696364C1 (ru) * | 2018-11-21 | 2019-08-01 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ измерения абсолютной спектральной чувствительности ИК МФПУ |
RU2819206C1 (ru) * | 2023-10-31 | 2024-05-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова" (МГУ) | Безэталонный способ измерения квантовой эффективности катода фотоэлектронного умножителя и устройство для его осуществления |
-
1991
- 1991-06-28 RU SU4950897 patent/RU2030715C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Котюк А.Ф. и др. Метрологическое обеспечение энергетической фотометрии. М.: Атомиздат, 1979, с.138. * |
2. Улановский М.В. Поверочная установка для средств измерений пространственно-энергетических характеристик импульсного лазерного излучения. Сб. Метрологическое обеспечение пространственно-энергетической фотометрии. М.: 1987, с.63-79. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8706437B2 (en) | 2008-10-10 | 2014-04-22 | Isis Innovation Limited | Calibration of particle detectors |
RU2696364C1 (ru) * | 2018-11-21 | 2019-08-01 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Способ измерения абсолютной спектральной чувствительности ИК МФПУ |
RU2819206C1 (ru) * | 2023-10-31 | 2024-05-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова" (МГУ) | Безэталонный способ измерения квантовой эффективности катода фотоэлектронного умножителя и устройство для его осуществления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109459438A (zh) | 一种缺陷检测设备及方法 | |
CN1769926A (zh) | 比吸收率测量系统和方法 | |
CN209280585U (zh) | 一种缺陷检测设备 | |
CA2404434A1 (en) | Terahertz transceivers and methods for emission and detection of terahertz pulses using such transceivers | |
CN104458212B (zh) | 用于测量集成光波导偏振消光比的装置及方法 | |
CN106093599B (zh) | 一种光学探头与电磁场测量设备及它们的测量方法 | |
CN106500844B (zh) | 一种六通道分振幅高速斯托克斯偏振仪及其参数测量方法 | |
CN111256827B (zh) | 一种基于矢量光场调制与图像处理的光波偏振态检测方法 | |
CN108007572A (zh) | 一种基于涡旋光束和萨格拉克干涉仪的旋转扰动测量系统 | |
CN103499393B (zh) | 光谱的测量方法 | |
US7046366B2 (en) | Apparatus, method, and program for measuring optical characteristic using quantum interference, and recording medium for recording the program | |
WO2017119551A1 (ko) | 다중경로 톰슨 산란을 이용한 플라즈마 진단 시스템 | |
CN208076382U (zh) | 水体多波长光学衰减系数测量装置 | |
RU2030715C1 (ru) | Способ измерения пространственного распределения абсолютной чувствительности фотоприемников и устройство для его осуществления | |
CN104374750A (zh) | 一种水浊度的测量装置、测量系统及方法 | |
CN108489607A (zh) | 水体光学衰减系数测量装置及方法 | |
CN108387333A (zh) | 一种硅薄膜材料应力检测系统 | |
US6894780B2 (en) | Pilot tone multiplexing of polarization states in heterodyne optical component analysis | |
CN116520037A (zh) | 一种基于里德堡原子的微波电场极化方向测量方法及装置 | |
US20060215157A1 (en) | Method and apparatus for measuring polarization | |
US6011402A (en) | Electro-optic apparatus and method for measuring electric-field vector | |
CN104880257A (zh) | 基于强弱联合测量的光脉冲特性快速探测系统 | |
CN108401555B (zh) | 基于光纤波导调制的微振动测量仪 | |
CN105784111A (zh) | 一种螺旋光束轨道角动量谱的检测装置和检测方法 | |
CN101561317B (zh) | 一种高精度自动测量目标对传输光束偏振态影响的系统 |