[實用新型]單光子光電器件的光強標定裝置

有效

• 申請號: 201720898155.0
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN207215962U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 江曉;丁迅;潘建偉
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R31/265;G01J1/08;G01J1/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本實用新型屬于高靈敏度光電器件的測試領域，涉及單光子光電器件的光強標定裝置。

背景技術

單光子光電器件諸如光電倍增管、單光子雪崩二極管、單光子相機等，在現今的生產生活中一直有著廣泛應用。

通常在進行單光子光電器件的測試工作時，需要用到單光子光路，也就是使用單個光子照射在器件感光面上。傳統的單光子光路實現方式為使用一個聚焦的小光斑照射在器件感光面上，然后用一個高精度的光功率計以及衰減器來進行標定，這樣的實現方式存在著以下幾個缺點：

(1)單個光子的能量極低，需要光功率計有極高的測量精度(通常要達到-120dBm)，而極高的測量精度的光功率計成本高昂；

(2)光子數標定為單個光子量級之后，想要使用強光的話很不方便，需要再次調節衰減器；

(3)小光斑聚焦要求光學透鏡距離待測物體感光面很近，容易造成接觸導致待測物體損壞或是被污；

(4)傳統裝置重復精度不高，每次調節衰減器所能達到的光子數精度都不盡相同。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

本實用新型針對單光子光電器件測試工作的應用背景，提出一種單光子光電器件的光強標定裝置?？梢詫Υ郎y器件進行單光子標定，使得入射到待測器件感光面上的光子數為單光子量級。此裝置結構簡單，易于復建，不需要高精密度(昂貴)的儀器和元件。使用該裝置標定得到的光子數準確度高，重復精度高。對單光子光電器件的測試工作大有裨益。

(二)技術方案

本實用新型提供了一種單光子光電器件的光強標定裝置，包括：光源，用于產生激光；衰減光路，用于衰減光源產生的所述激光，并將衰減后的激光轉換為自由空間的光束；其中，當單光子光電器件與衰減光路發出的光束位置對準并被光束照射時，所述單光子光電器件上的光子數為目標光子數。

在本實用新型的一些實施例中，所述衰減光路包括：第一衰減組件、第二衰減組件和第三衰減組件，其中：所述第一衰減組件，用于對光源產生的所述激光進行一次衰減；所述第二衰減組件，包括弱測試光路和強測試光路，所述弱測試光路用于對一次衰減的激光進行二次衰減；所述第三衰減組件，用于選通所述強測試光路和弱測試光路的其中之一，并對一次衰減或二次衰減的激光進行進一步衰減。

在本實用新型的一些實施例中，所述第一衰減組件為可調衰減器，其通過光纖連接光源；所述第二衰減組件包括光纖分束器和固定衰減器，所述光纖分束器一端經光纖連接所述可調衰減器，另一端經光纖分別連接所述固定衰減器和直接輸出，分別對應形成弱測試光路和強測試光路；所述光纖分束器，用于將一次衰減的激光分為兩路，其中一路激光由所述強測試光路直接輸出，另一路激光經所述弱測試光路二次衰減后輸出；所述第三衰減組件包括光開關和光纖準直器；所述光開關一端連通強測試光路或弱測試光路的其中之一，另一端連接所述光纖準直器；所述光開關，用于選擇所述強測試光路和弱測試光路的其中一路激光輸出給光纖準直器；所述光纖準直器，用于將光纖中的激光轉換為自由空間的高斯光束；所述單光子光電器件放置于高斯光束的光斑中心。

在本實用新型的一些實施例中，還包括三維平移臺，所述光纖準直器和單光子光電器件的其中一個固定于其上，實現所述高斯光束和單光子光電器件的對準。

在本實用新型的一些實施例中，還包括：光功率計；當測量光束強度時，所述光功率計位于光纖準直器的輸出側，用于測量光束強度。

在本實用新型的一些實施例中，還包括：光束質量分析儀；當測量光束的光斑尺寸時，所述光束質量分析儀位于光纖準直器與單光子光電器件之間的自由空間光路，用于測量光束的光斑尺寸。

在本實用新型的一些實施例中，還包括信號采集裝置，連接所述單光子光電器件，用于采集所述單光子光電器件輸出的電信號。

在本實用新型的一些實施例中，所述第三衰減組件的三維平移臺和光纖準直器用光探針代替。

在本實用新型的一些實施例中，所述光源采用脈沖激光器。

在本實用新型的一些實施例中，所述光源采用連續光激光器。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本實用新型的單光子光電器件的光強標定裝置具有以下有益效果：

(1)光強標定裝置由標準儀器組成，無需特別的超高精度光學設備，但可以達到很高的標定精度，通常光子數的相對誤差為4％左右。

(2)光強標定裝置可以對單光子光電器件進行遠距離的非接觸式標定。