(实验项目选一、选二)大恒讲义 gcs-gdtc光电探测器参数测量实验

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1、大恒新纪元科技股份有限公司光电研究所中国·北京电话(8610)82782668传真(8610))82782669信息光子学系列实验讲义版权所有不得翻印光电探测器特性测量实验实验讲义大恒新纪元科技股份有限公司版权所有不得翻印10大恒新纪元科技股份有限公司光电研究所中国·北京电话(8610)82782668传真(8610))82782669信息光子学系列实验讲义版权所有不得翻印光电探测器特性测量实验一、引言光电探测器可将一定的光辐射转换为电信号，然后经过信号处理，去实现某种目的，它是光电系统的核心组成部分，其性能直接影响着光电系

2、统的性能。因此，无论是设计还是使用光电系统，深入了解光电探测器的性能参数都是很重要的。通常，光电探测器的光电转换特性用响应度表示。响应特性用来表征光电探测器在确定入射光照下输出信号和入射光辐射之间的关系。主要的响应特征包括：响应度、光谱响应、时间响应特性等性能参数。本实验内容主要是光电探测器性能参数测量和光电探测器的一般使用方法，并专门列举了几种常用的光电探测器的使用方法。二.实验目的1.加深对光谱响应概念的理解；2.掌握光谱响应的探测方法；3.了解对光电探测器的响应度的影响因素；4.掌握测量探测器响应时间的方法第一部分光电

3、探测器光谱响应度的测量光谱响应度是光电探测器的基本性能参数之一，它表征了光电探测器对不同波长入射辐射的响应。通常热探测器的光谱响应较平坦，而光子探测器的光谱响应却具有明显的选择性。一般情况下，以波长为横坐标，以探测器接收到的等能量单色辐射所产生的电信号的相对大小为纵坐标，绘出光电探测器的相对光谱响应曲线。典型的光子探测器和热探测器的光谱响应曲线如图1-1所示。一.实验目的1.加深对光谱响应概念的理解；2.掌握光谱响应的探测方法；3.熟悉热释电探测器和硅光电二极管。图1-1典型光电探测器的光谱响应二.实验内容1.用热释电探测器

4、测量钨丝灯的光谱辐射特性曲线；2.用比较法测量硅光电二极管的光谱响应曲线。三.基本原理10大恒新纪元科技股份有限公司光电研究所中国·北京电话(8610)82782668传真(8610))82782669信息光子学系列实验讲义版权所有不得翻印光谱响应度是光电探测器对单色入射辐射的响应能力。电压光谱响应度定义为在波长为的单位入射辐射功率的照射下，光电探测器输出的信号电压，用公式表示，则为（1-1）而光电探测器在波长为的单位入射辐射功率的作用下，其所输出的光电流叫做探测器的电流光谱响应度，用下式表示（1-2）式中，为波长时的入射光

5、功率；为光电探测器在入射光功率作用下的输出信号电压；则为输出用电流表示的输出信号电流。通常，测量光电探测器的光谱响应多用单色仪对辐射源的辐射功率进行分光来得到不同波长的单色辐射，然后测量在各种波长的辐射照射下光电探测器输出的电信号。然而由于实际光源的辐射功率是波长的函数，因此在相对测量中要确定单色辐射功率需要利用参考探测器（基准探测器）。即使用一个光谱响应度为的探测器为基准，用同一波长的单色辐射分别照射待测探测器和基准探测器。由参考探测器的电信号输出（例如为电压信号）可得单色辐射功率，再通过（1-1）式计算即可得到待测探测器

6、的光谱响应度。本实验采用图1-2所示的实验装置。用单色仪对白光点光源辐射进行分光，得到单色光功率。10大恒新纪元科技股份有限公司光电研究所中国·北京电话(8610)82782668传真(8610))82782669信息光子学系列实验讲义版权所有不得翻印图1-2光谱响应测试装置图这里用响应度和波长无关的热释电探测器作参考探测器，测得入射时的输出电压为。若用表示热释电探测器的响应度，则显然有（1-3）这里为热释电探测器前放和主放放大倍数的乘积，即总的放大倍数。在本实验中，Kf=100×300，为热释电探测器的响应度，实验中在所用

7、的25Hz调制频率下，＝900V/W。10大恒新纪元科技股份有限公司光电研究所中国·北京电话(8610)82782668传真(8610))82782669信息光子学系列实验讲义版权所有不得翻印然后在相同的光功率下，用硅光电二极管测量相应的单色光，得到输出电压，从而得到光电二极管的光谱响应度式中Kb为硅光电二极管测量时总的放大倍数，这里Kb150×300。四．实验装置实验装置示于图1-2。用白光点光源作光源，用直流稳压电源供电，光源发出的光由聚光镜会聚于入射狭缝前用同步电机带动的调制盘对入射光束进行调制。光栅单色仪把入射光分解

8、成单色光并从出射狭缝射出。转动单色仪的波长手轮可以改变出射光的波长（参见图1-3）。在出射狭缝后分别用热释电探测器和硅光电二极管进行测量，所得光电信号经放大后由毫伏表指示。下面简要介绍实验装置的各个部分。图1-3光栅单色仪光学系统图1.WD30光栅单色仪的光学系统图1-3是单色仪光学系统的