[發明專利]一種無限散射單光子探測光時域反射測量方法

有效

• 申請號: 201911028245.4
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110702239B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 周強;李斌;鄧光偉;周恒;宋海智;王浟
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

1.一種無限散射單光子探測光時域反射測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、將周期性寬脈沖光注入到被測光路系統中并在所述被測光路系統中產生后向光信號；

步驟二、將所述被測光路系統產生的后向光信號轉換為電脈沖信號，并對電脈沖信號進行計數，計數的時鐘與步驟一中的所述周期性寬脈沖光的產生時鐘同步；

步驟三、根據步驟二中每相鄰兩次計數得到的計數值的差值繪制所述被測光路系統的損耗和反射曲線，具體方法為：建立橫坐標為計數序號、縱坐標為相鄰兩次計數獲得計數值的差值的坐標系，每次計數后在所述坐標系上標記對應的點，將各點連接形成所述被測光路系統的損耗和反射曲線；

當處于所述周期性寬脈沖光進入所述被測光路系統的階段時，在所述坐標系上標記第i次計數對應點的方式為：以第i次計數的序號作為所述第i次計數對應點的橫坐標，以為第i次計數獲得的計數值減去第i-1次計數獲得的計數值的差值作為所述第i次計數對應點的縱坐標；

當處于所述周期性寬脈沖光離開所述被測光路系統的階段時，在所述坐標系上標記第i次計數對應點的方式為：以第i次計數的序號作為所述第i次計數對應點的橫坐標，以為第i-1次計數獲得的計數值減去第i次計數獲得的計數值的差值作為所述第i次計數對應點的縱坐標；

其中i為大于1的正整數。

2.根據權利要求1所述的無限散射單光子探測光時域反射測量方法，其特征在于，所述被測光路系統為任意類型的光纖或自由空間光路；所述被測光路系統為光纖時，所述周期性寬脈沖光在光纖中產生后向散射光信號和后向反射光信號；所述被測光路系統為自由空間光路時，所述周期性寬脈沖光在自由空間光路中產生后向反射光信號。

3.根據權利要求1所述的無限散射單光子探測光時域反射測量方法，其特征在于，所述步驟一中利用脈沖激光器產生所述周期性寬脈沖光，所述脈沖激光器為固體激光器、氣體激光器、半導體激光器或染料激光器中的任何一種。

4.根據權利要求1所述的無限散射單光子探測光時域反射測量方法，其特征在于，所述步驟二中利用單光子探測器將所述被測光路系統產生的后向光信號轉換為電脈沖信號，所述單光子探測器為半導體雪崩探測器、超導納米線單光子探測器、基于頻率上轉換技術的單光子探測器中的任何一種，每探測到一個光子對應輸出一個電脈沖。

5.根據權利要求4所述的無限散射單光子探測光時域反射測量方法，其特征在于，所述步驟一中利用耦合器或環形器將所述周期性寬脈沖光注入到所述被測光路系統中，所述步驟二中利用耦合器或環形器將所述被測光路系統產生的后向光信號送入到所述單光子探測器中；所述耦合器為N×M端口的耦合器，其中N為輸入端口數目，M為輸出端口數目，N和M均為正整數，且N和M的數量之和不少于三個，同類型端口間具有高隔離度。

6.根據權利要求4所述的無限散射單光子探測光時域反射測量方法，其特征在于，所述步驟二中利用計數器接收所述單光子探測器輸出的電脈沖信號，按時間順序統計不同時刻的電脈沖個數并保存。

7.根據權利要求1所述的無限散射單光子探測光時域反射測量方法，其特征在于，所述步驟三中利用上位機根據所述步驟二獲得的計數信息繪制所述被測光路系統的損耗和反射曲線，所述上位機為具有圖形顯示窗口的單片機、電腦、嵌入式處理平臺中任何一種。

8.根據權利要求1所述的無限散射單光子探測光時域反射測量方法，其特征在于，所述步驟二中利用信號發生器同步所述步驟一中周期性寬脈沖光的產生時鐘和所述步驟二中計數的時鐘。