光电探测器或者积分球/探测器系统“校准问题”

Jack_ma

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对光电探测器或者积分球/探测器系统（如2520INT型积分球）进行校准中，校准的真正意义是什么？哪些方面需要校准呢？

对光电探测器或者积分球/探测器系统（如2520INT型积分球）进行校准意味着：对于在具体波长给定的光输入功率，确定探测器系统预期产生的光电流。这称作探测器系统的响应度，并由TA/W(安培/瓦)单位来表示。遗憾的是，光电二极管[1]的响应度随着波长而变化，因此，这个校准必须在感兴趣范围内接近的波长间隔进行。图1是2520INT型积分球典型的响应度或校准曲线。校准是针对整个积分球[2]/探测器系统进行的，因此，积分球的衰减效应要考虑在内。

图1 2520INT积分球典型响应度值

通常，校准是在较宽的波长范围内进行的，因此，传统光源是采用卤素灯的单色光镜，其光谱包括从可见光到红外的波长。单色光镜的衍射光栅起到滤波器[3]的作用，只允许某个波长频段的光通过输出狭缝。对于响应度校准目的，这个带通设置为大约5nm。校准是在测试条件下根据美国标准与技术研究院（NIST）可追踪参考探测器对探测器进行比较。目前，校准实验室和NIST只提供连续波模式下的响应度校准。NIST现在不提供采用脉冲源的探测器响应度校准服务。

当使用连续波校准探测器对脉冲源进行绝对功率测量时，重要的是，要清楚针对连续波和脉冲输入信号的探测器响应度可能有所不同，特别是在短脉宽时。光电流脉冲受到来自激光器的光脉冲以及探测器系统对该脉冲响应度的影响。图2给出相同激光器[4]针对两个具有相似上升时间的不同类型探测器而输出的脉冲形状。

图2 在使用相同激光器和驱动电流情况下，具有相同工作区的两个不同探测器的脉冲形状比较(脉宽10µs)。注意，光电流振幅差异主要是因为探测器-激光器位置。为了便于比较响应时间，其Y轴刻度是相同的。

图3给出两个不同激光器针对相同探测器系统和同样设置而输出的不同脉冲形状。光电流脉冲形状不仅取决于探测器系统的响应，而且取决于激光器输出的脉冲形状，这反过来又取决于源电流脉冲[5]以及激光器响应时间。

图3 具有相同探测器系统的两个不同激光器的光电流脉冲形状(脉宽10µs)。

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[1] 2520 型脉冲激光二极管测试系统http://www.keithley.com.cn/products/localizedproducts/opto/2520

[2] 用于脉冲测量的2520INT积分球http://www.keithley.com.cn/products/localizedproducts/opto/2520int

[3] 几种预防措施可以将灵敏度的测量RFI和 EMI的影响高降低到最小http://www.keithley.com.cn/llm/a/32.html

[4] 2520/KIT1型脉冲激光二极管测试套件http://www.keithley.com.cn/products/dcac/specialtysystems/optoelectronics/?mn=2520KIT1

[5] 源-测量单元和电流-电压数字源表http://www.keithley.com.cn/products/dcac/currentvoltage