[发明专利]测量条纹管最小探测能量密度的装置及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量条纹管最小探测能量密度的装置及其测量方法。

背景技术

条纹管激光成像雷达是一种以条纹管作为探测器的高灵敏度、高帧频、大视场的四维成像雷达，它能够在一个激光脉冲成像周期内收集目标的多点距离信息和表面强度信息。自从1999年出现以来，已经在地形地貌、大气中目标探测、水下目标探测等方面得到了广泛的应用。而且发展出了闪光式成像的多狭缝条纹管激光成像雷达和能够采集目标表面偏振信息的偏振条纹管激光雷达。

作为一种远距离激光雷达的探测器，条纹管的光电阴极对光的响应能力对整个雷达系统的探测距离有直接的影响。经过多年的发展，条纹相机已经能够对快速微弱信号响应，探测能力已经接近单光子水平了。条纹相机制造行业内普遍认为条纹相机最小探测能量密度在可见波段(532nm)达到1×10^-13J/cm²。为了计算激光雷达系统的探测距离，需要测量得到一个更加精确的数值。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前的测量条纹管最小探测能量密度还不够用精确的问题，本发明提供一种测量条纹管最小探测能量密度的装置及其测量方法。

测量条纹管最小探测能量密度的装置，它包括激光器、衰减片组、窄带滤光片、光子计数器、分束镜、衰减片和计算机；激光器发射的激光经过衰减片组入射至窄带滤光片，经窄带滤光片过滤后的激光入射至分束镜，经分束镜的透射的光入射至衰减片，透过衰减片的光入射至被测条纹管的光电阴极，经分束镜的反射的光入射至光子计数器，被测条纹管的成像信号输出端与计算机的成像信号输入端连接，光子计数器的计数信号输出端与计算机的计数信号输入端连接。

基于上述装置测量条纹管最小探测能量密度的方法，它包括如下步骤：

步骤一：打开激光器，利用能量计测量入射至条纹管光电阴极上的光能量，调整衰减片组的衰减率，使入射光能足够触发能量计，并能区分光能总量的0.1%的变化，再利用刀口仪测量此时条纹管光电阴极上的光斑半径ω；

步骤二：调整衰减片组的衰减率，使条纹管光电阴极上的入射光能量接近其探测极限；

步骤三：在步骤二的条件下，读取光子计数器上的光子数N_信号；

步骤四：根据步骤三中测得的光子计数器上的光子数N_信号计算光斑总能量I，然后根据所述光斑总能量I和步骤一中测得的条纹管光电阴极上的光斑半径ω，利用公式I=∫02πdθ∫0+∞A·e-2r2ω2dr,]]>计算出最小探测能量密度A。

本发明的方法利用本发明所述的测量条纹管最小探测能量密度的装置测量条纹管最小探测能量密度，得到了比较精确的能量密度数值，数量级可以达到10^-18。

附图说明

图1为本发明的装置的结构示意图。

图2为光电倍增管光子计数器作为光能测量探测器对于不同波长的量子效率曲线。其中，UV glass为加装紫外玻璃时双碱光电阴极的量子效率曲线；bialkali为未加装紫外玻璃时双碱光电阴极的量子效率曲线，两条曲线在532nm处的量子效率曲线是相同的。

图3为在条纹管光电阴极位置的入射光强空间分布情况。其中，两个横坐标代表条纹管光电阴极位置，垂直坐标为光强。

图4为在图3的条件下在条纹管光电阴极位置的经过峰值的入射光强分布曲线。其中，D为实际采集的经过峰值的入射光强分布曲线，C为基模高斯光束经处理后的经过峰值的入射光强分布曲线，横坐标为沿剖面方向的方位坐标，纵坐标为光斑沿剖面的强度。