[发明专利]单光子光电器件的光强标定装置和方法

说明书

本公开提供了一种单光子光电器件的光强标定装置和方法，光源产生激光；衰减光路衰减光源产生的激光，并将衰减后的激光转换为自由空间的光束；当单光子光电器件与衰减光路发出的光束位置对准并被光束照射时，单光子光电器件上的光子数为目标光子数。光强标定装置无需超高精度光学设备，可以达到很高的标定精度；可以对单光子光电器件进行远距离的非接触式标定；在单光子光束和强光光束之间切换无需调节衰减器，保证了很高的重复精度。

技术领域

本公开属于高灵敏度光电器件的测试领域，涉及单光子光电器件的光强标定装置和方法。

背景技术

单光子光电器件诸如光电倍增管、单光子雪崩二极管、单光子相机等，在现今的生产生活中一直有着广泛应用。

通常在进行单光子光电器件的测试工作时，需要用到单光子光路，也就是使用单个光子照射在器件感光面上。传统的单光子光路实现方式为使用一个聚焦的小光斑照射在器件感光面上，然后用一个高精度的光功率计以及衰减器来进行标定，这样的实现方式存在着以下几个缺点：

(1)单个光子的能量极低，需要光功率计有极高的测量精度(通常要达到-120dBm)，而极高的测量精度的光功率计成本高昂；

(2)光子数标定为单个光子量级之后，想要使用强光的话很不方便，需要再次调节衰减器；

(3)小光斑聚焦要求光学透镜距离待测物体感光面很近，容易造成接触导致待测物体损坏或是被污；

(4)传统装置重复精度不高，每次调节衰减器所能达到的光子数精度都不尽相同。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开针对单光子光电器件测试工作的应用背景，提出一种单光子光电器件的光强标定装置和方法。可以对待测器件进行单光子标定，使得入射到待测器件感光面上的光子数为单光子量级。此装置结构简单，易于复建，不需要高精密度(昂贵)的仪器和元件。使用该装置标定得到的光子数准确度高，重复精度高，且标定方法简单易行。对单光子光电器件的测试工作大有裨益。

(二)技术方案

本公开提供了一种单光子光电器件的光强标定装置，包括：光源，用于产生激光；衰减光路，用于衰减光源产生的所述激光，并将衰减后的激光转换为自由空间的光束；其中，当单光子光电器件与衰减光路发出的光束位置对准并被光束照射时，所述单光子光电器件上的光子数为目标光子数。

在本公开的一些实施例中，所述衰减光路包括：第一衰减组件、第二衰减组件和第三衰减组件，其中：所述第一衰减组件，用于对光源产生的所述激光进行一次衰减；所述第二衰减组件，包括弱测试光路和强测试光路，所述弱测试光路用于对一次衰减的激光进行二次衰减；所述第三衰减组件，用于选通所述强测试光路和弱测试光路的其中之一，并对一次衰减或二次衰减的激光进行进一步衰减。

在本公开的一些实施例中，所述第一衰减组件为可调衰减器，其通过光纤连接光源；所述第二衰减组件包括光纤分束器和固定衰减器，所述光纤分束器一端经光纤连接所述可调衰减器，另一端经光纤分别连接所述固定衰减器和直接输出，分别对应形成弱测试光路和强测试光路；所述光纤分束器，用于将一次衰减的激光分为两路，其中一路激光由所述强测试光路直接输出，另一路激光经所述弱测试光路二次衰减后输出；所述第三衰减组件包括光开关和光纤准直器；所述光开关一端连通强测试光路或弱测试光路的其中之一，另一端连接所述光纤准直器；所述光开关，用于选择所述强测试光路和弱测试光路的其中一路激光输出给光纤准直器；所述光纤准直器，用于将光纤中的激光转换为自由空间的高斯光束；所述单光子光电器件放置于高斯光束的光斑中心。

在本公开的一些实施例中，还包括三维平移台，所述光纤准直器和单光子光电器件的其中一个固定于其上，实现所述高斯光束和单光子光电器件的对准。