[发明专利]一种基于硅光电倍增器的脉冲光响应动态范围测量方法

权利要求书

1.一种基于硅光电倍增器的脉冲光响应动态范围测量方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、构建测量装置；

测量装置，包括有硅光电倍增器(1)，所述硅光电倍增器(1)的一个电极通过导线与高压电源(5)连接，所述硅光电倍增器(1)的另一个电极通过50欧电阻接地，50欧电阻两端信号通过同轴电缆与高速放大器(2)连接，所述高速放大器(2)通过同轴电缆与数字示波器(3)连接；短脉冲光源(4)通过光纤依次与光纤衰减器(6)、所述硅光电倍增器(1)连接；

步骤2、经步骤1后，记录SiPM的1个光子等效脉冲幅度，换算出1p.e.的原始脉冲的幅度；

步骤3、经步骤2后，调节光强当SiPM输出脉冲幅度的平均等效光子数为3～5个时，经换算得到入射光脉冲的单脉冲平均光子数；

步骤4、经步骤3后，撤掉高速放大器(2)，将SiPM输出的信号直接通过50欧阻抗的同轴电缆通入数字示波器(3)；

步骤5、经步骤4后，逐步线性增加光强，使SiPM输出电脉冲幅度增加，记录下各次SiPM输出电脉冲的幅度以及对应的短脉冲光源(4)光强调节旋钮的刻度；

步骤6、用经步骤5记录下的各次SiPM输出电脉冲的幅度除以经步骤2得到的SiPM输出1p.e.的原始脉冲的幅度，即得到各次SiPM输出电脉冲的等效光子数；

步骤7、根据步骤3所得到的单个光脉冲的平均光子数以及脉冲光源刻度与光强的对应关系，计算之后各次入射到SiPM光敏面上的单个光脉冲的平均光子数；

步骤8、待步骤7完成后，以光子数为横坐标，以SiPM输出电脉冲的等效光子数为纵坐标，画出各次实验点，所有实验点所连成的曲线即为动态范围曲线，根据动态范围曲线的渐近值，即能读出SiPM的动态范围。

2.根据权利要求1所述的一种基于硅光电倍增器的脉冲光响应动态范围测量方法，其特征在于，在所述步骤1中：

所述高速放大器(2)仅在准确测量SiPM输出的1个等效光子的原始脉冲的幅度时使用；

所述短脉冲光源(4)有光强调节旋钮刻度并且光强线性可调。

3.根据权利要求1所述的一种基于硅光电倍增器的脉冲光响应动态范围测量方法，其特征在于，所述步骤2具体按照以下方法实施：

所述短脉冲光源(4)经过光纤衰减器(6)衰减后将光照射到SiPM的光敏面上，同时将SiPM输出的原始电脉冲信号通入一个放大倍数已知的高速放大器(2)，高速放大器(2)输出的信号通入数字示波器(3)；

从数字示波器(3)上记录1p.e.脉冲的幅度，再除以高速放大器(2)的放大倍数，即得到SiPM输出的一个等效光子的原始脉冲的幅度。

4.根据权利要求1所述的一种基于硅光电倍增器的脉冲光响应动态范围测量方法，其特征在于，所述步骤3具体按照以下步骤实施：

调节短脉冲光源(4)的光强调节旋钮并记下相应的刻度值，使SiPM输出电脉冲幅度平均等效的光子数约为3～5个，再除以SiPM的光子探测效率(PDF)，即得到入射到SiPM上的单个光脉冲的平均光子数。

5.根据权利要求4所述的一种基于硅光电倍增器的脉冲光响应动态范围测量方法，其特征在于，所述步骤3中所得到的SiPM输出电脉冲等效的光子数，还可以不被SiPM的光子探测效率除，直接作为动态范围图的一个横坐标值，再算出以后各次入射光对应的有效光子数N_e作为动态范围图的各横坐标值，具体算法如下：

N_e＝K×N_e0 (2)；

式(2)中，N_e0为硅光电倍增器探测到的初始有效光电子数，N_e为以后各次入射对应的有效光电子数，K为各次光强相对N_e0对应的光强的倍数。

6.根据权利要求1所述的一种基于硅光电倍增器的脉冲光响应动态范围测量方法，其特征在于，所述步骤7中的算法具体如下：

N_k＝K×N₀ (1)；

式(1)中，N_k为光强改变后各次光脉冲的平均光子数，K为各次光强相对N₀对应的光强的倍数，N₀为步骤3得到的入射到SiPM光敏面上光脉冲的单脉冲平均光子数。