[發(fā)明專利]光纖-光電倍增管探測器及其動(dòng)態(tài)范圍拓展方法、裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310592307.4
• 申請(qǐng)日: 2023-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN116608946A
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李陽;盛亮;張美;趙吉禎;張艷紅;劉振;宋巖;高可慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北核技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01J1/42
• 分類號(hào): G01J1/42;G01J1/44;G01J1/04;G01J9/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

1.一種光纖-光電倍增管探測器的動(dòng)態(tài)范圍拓展方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、在光纖-光電倍增管探測器中光纖(6)與光電倍增管(7)之間設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置，用于調(diào)節(jié)光強(qiáng)；

步驟2、實(shí)時(shí)判斷輸入動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置的待測光信號(hào)的強(qiáng)度I₀(t)；t為時(shí)間；

若I₀(t)＜A，則執(zhí)行步驟3；

若I₀(t)≥A，則執(zhí)行步驟4；

A為動(dòng)態(tài)范圍拓展臨界光強(qiáng)值；

步驟3、動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置處于非調(diào)制狀態(tài)，通過動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置直接將待測光信號(hào)輸出至光電倍增管(7)，再通過光電倍增管(7)輸出；

所述動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置的輸出光強(qiáng)為I₁(t)＝T₀I₀(t)，T₀為動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置的本征光透過率；

所述光電倍增管(7)的輸出信號(hào)V(t)＝s₁×I₁(t)，s₁為光電倍增管(7)的工作系數(shù)；

步驟4、通過動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置對(duì)待測光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后，輸出至光電倍增管(7)，再通過光電倍增管(7)輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖-光電倍增管探測器動(dòng)態(tài)范圍的拓展；

動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置的輸出光強(qiáng)I₁(t)＝I₀(t)×T(t)，T(t)為動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置的光透過率，T(t)＝f(S(t-τ))，τ為光透過率T(t)相對(duì)于動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置的控制信號(hào)S(t)的延遲；

所述光電倍增管(7)的輸出信號(hào)V(t)＝s₁×I₁(t)＝I₀(t)×f(S(t-τ))，s₁為光電倍增管(7)的工作系數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖-光電倍增管探測器的動(dòng)態(tài)范圍拓展方法，其特征在于：所述動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置采用電光調(diào)制器、聲光調(diào)制器、電吸收光調(diào)制器、光致折射率變化調(diào)制器中的一種。

3.一種光纖-光電倍增管探測器的動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置，位于光纖-光電倍增管探測器中光纖(5)與光電倍增管(6)之間，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的光纖-光電倍增管探測器的動(dòng)態(tài)范圍拓展方法，其特征在于：包括脈沖發(fā)生器(5)、以及沿光路依次設(shè)置的光束整形光路(1)、起偏器(2)、電光晶體(3)、檢偏器(4)；

所述光束整形光路(1)用于將光纖(6)出射光整形為準(zhǔn)平行光束；

所述起偏器(2)用于將準(zhǔn)平行光束調(diào)整為準(zhǔn)平行線偏振光；

所述電光晶體(3)用于將準(zhǔn)平行線偏振光進(jìn)行調(diào)制；

所述脈沖發(fā)生器(5)用于對(duì)電光晶體(3)兩端電極施加脈沖電壓U，控制電光晶體(3)傳輸光的偏振狀態(tài)；所述脈沖電壓U為脈沖發(fā)生器(5)輸出信號(hào)S(t)的幅度；

所述檢偏器(4)用于將調(diào)制后的準(zhǔn)平行線偏振光選擇性透過并輸出。

4.一種光纖-光電倍增管探測器，包括沿光路依次設(shè)置的光纖(6)、光電倍增管(7)，其特征在于：還包括權(quán)利要求3所述動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置；

所述動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置位于光纖(6)與光電倍增管(7)之間；

所述光纖(6)用于對(duì)待測光信號(hào)收集傳輸；

所述動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置用于對(duì)待測光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，降低待測光信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍；

所述光電倍增管(7)用于對(duì)調(diào)制后的待測光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并輸出。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖-光電倍增管探測器，其特征在于：

所述光纖(6)的芯徑小于等于50μm；

所述動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置的起偏器(2)和檢偏器(4)方向平行，動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置的光透過率T(t)和待測光信號(hào)中o光和e光的相位差滿足如下關(guān)系：

定義調(diào)制倍數(shù)B如下：

T₁為光透過率T(t)的最大值，T₂為光透過率T(t)的最小值，Δ為光透過率T(t)＝T₂時(shí)，待測光信號(hào)中的非理想平行單色光束經(jīng)過動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置時(shí)增加的光透過率。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光纖-光電倍增管探測器，其特征在于：

所述光纖(6)的芯徑大于50μm小于等于500μm；

所述動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置的起偏器(2)和檢偏器(4)方向垂直，動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置的光透過率T(t)和待測光信號(hào)中o光和e光的相位差滿足如下關(guān)系：

定義調(diào)制倍數(shù)B如下：

T₁為光透過率T(t)的最大值，T₂為光透過率T(t)的最小值，Δ為光透過率T(t)＝T₂時(shí)，待測光信號(hào)中的非理想平行單色光束經(jīng)過動(dòng)態(tài)范圍拓展裝置時(shí)增加的光透過率。