[發明專利]一種光纖型短波紅外光陷阱探測器及探測方法

有效

• 申請號: 202110683676.5
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113418600B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 孫權社;任建偉;王恒飛;王少水
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: G01J1/44
• 分類號: G01J1/44;G01M11/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 陳嵐崴

1.一種光纖型短波紅外光陷阱探測器，其特征在于，包括：D1、D2、D3三個鍺光電二極管、一個凹球面反射鏡M、光纖法蘭盤、電路板、BNC連接器以及高吸收腔體，其中，D1、D2、D3三個鍺光電二極管和凹球面反射鏡通過夾具固定在高吸收腔體中，光纖輸出的光纖法蘭盤進入到高吸收腔體中，將會在D1、D2、D3三個鍺光電二極管的光敏面上發生吸收和反射作用，其中吸收的光輻射功率將轉換為光子，反射光會以45°方向入射到下一個鍺光電二極管光敏面上，依次傳遞下去直至剩余的極微弱輻射功率溢出；所述D1、D2、D3三個鍺光電二極管的光敏面面積為10mm×10mm，其光譜范圍為800nm～1800nm，峰值響應波長為1550nm，D1、D2、D3三個鍺光電二極管在吸收腔體中成90°交匯排列；具體傳輸過程如下：光纖出射的光束以45°方向入射到第一個鍺光電二極管D1光敏面后，將在D1光敏面上產生兩個輻射分量，分別是被D1吸收的輻射分量P_a11和反射輻射分量P_r11，反射的輻射分量P_r11以45°角照射到D2光敏面上，則在D2光敏面上被分為兩個輻射分量，即被D2吸收的輻射分量P_a21和反射輻射分量P_r21，P_r21以45°入射到D3上，輻射分量P_a31被D3吸收，另一部分輻射分量P_r31則被D3反射；被D3反射的光經鍍金的凹球面面反射鏡反射回D3,再依次被D3-D2-D1的光敏面吸收和反射、這樣經過6次吸收和7次反射后，最終反射回光纖端面的光輻射就會變得越來越小。

2.如權利要求1所述的光纖型短波紅外光陷阱探測器的探測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：光纖出射的光束以45°方向入射到第一個鍺光電二極管D1后，將在D1光敏面上產生兩個輻射分量，分別是被D1吸收的輻射分量P_a11和反射輻射分量P_r11；

步驟2：反射的輻射分量P_r11以45°角照射到第二個鍺光電二極管D2上，則在D2光敏面上被分為兩個輻射分量，即被D2吸收的輻射分量P_a21和反射輻射分量P_r21；

步驟3：P_r21以45°入射到第三個鍺光電二極管D3上，輻射分量P_a31被D3吸收，另一部分輻射分量P_r31則被D3反射；被D3反射的光經凹球面反射鏡M反射回D3,再依次被D3-D2-D1的光敏面吸收和反射；

步驟4：重復步驟1-步驟3至經過6次吸收和7次反射后，最終反射回光纖端面的光輻射就會變得越來越小。

3.如權利要求2所述的探測方法，其特征在于，假設單個鍺光電二極管光敏面的反射率為ρ，則光束在整個傳輸鏈路中，

反射回光纖端面的光輻射功率P_r12通過公式(1)計算得到：

P_r12＝ρ⁶P (1)

被鍺光電二極管吸收的輻射功率通過公式(2)計算得到：

P_吸＝P_a11+P_a21+P_a31+P_a32+P_a22+P_a12＝P-P_r12＝(1-ρ⁶)P (2)

鍺光電二極管的峰值響應波長在1550nm，在1550nm的外量子效率達90％，即反射率為ρ＝10％，因此經過7次反射和6次吸收，該陷阱探測器的外量子效率近于1。