基于SPDC的光子探測器性能測試和分析.pdf

1、針對我國未來空間科學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用需求，課題組提出一種基于自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換的自校準(zhǔn)寬譜段輻射基準(zhǔn)源設(shè)計(jì)方案。光子探測器是自校準(zhǔn)輻射源的核心器件，但目前光子探測器的性能參數(shù)主要依賴出廠數(shù)據(jù)，存在儀器參數(shù)不完善和隨著時(shí)間推移參數(shù)發(fā)生變化的問題，不能滿足使用的需要，因此需要在使用前對儀器進(jìn)行定標(biāo)。
　　論文首先調(diào)研了國內(nèi)外在自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換定標(biāo)光子探測器量子效率方面的研究現(xiàn)狀，建立了基于自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換的光子探測器定標(biāo)裝置。采用355nm激光器

2、作為泵浦光經(jīng)過非線性BBO晶體，利用時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行符合測量，對意外符合、背景計(jì)數(shù)和光學(xué)元件透過率等關(guān)鍵因素進(jìn)行了測量和分析，定標(biāo)了光子計(jì)數(shù)型的雪崩二極管在736nm波段的量子效率，系統(tǒng)分析了自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換方法的定標(biāo)不確定度，得到量子效率定標(biāo)的相對不確定度優(yōu)于0.72％。
　　依據(jù)自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換過程中泵浦光功率和相關(guān)光子的線性關(guān)系，搭建了光子探測器線性測量實(shí)驗(yàn)裝置，分析了光子探測器非線性誤差產(chǎn)生的機(jī)理，探討其線性應(yīng)用條件和修正

3、方法。通過調(diào)節(jié)泵浦光功率改變?nèi)肷渲凉庾犹綔y器的相關(guān)光子速率，實(shí)現(xiàn)了光子探測器線性的測量，并對實(shí)驗(yàn)測量值進(jìn)行了修正。結(jié)果表明，通過線性的測量和修正可以提高單光子探測器測量準(zhǔn)確度，降低測量的非線性誤差，其入射光子速率最大線性工作范圍可由105s-1擴(kuò)大到107s-1。
　　采用時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換技術(shù)分析每個(gè)脈沖在一定時(shí)間間隔內(nèi)的光子計(jì)數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布，通過運(yùn)算得到后脈沖的概率。測得APD的后脈沖概率為1％左右，且其概率隨著光強(qiáng)的增大而增大。