[发明专利]一种光电探测器的非线性校准系统及方法

说明书

本发明公开了一种光电探测器的非线性校准系统及方法，该非线性校准系统包括：收发分离装置，收发分离装置具有光源端口、接收端口以及探测端口；与光源端口连接的光源装置；与接收端口连接的接收光路；与探测端口连接的探测光路；探测光路包括光电探测器；光源装置生成信号光；收发分离装置将至少部分信号光通过接收端口出射，通过接收端口接收出射的信号光在不同距离返回的回波信号，通过探测端口输出回波信号；探测光路通过光电探测器获取回波信号，探测光路获取并记录回波信号；回波信号用于计算光电探测器的校准因子，通过校准因子对光电探测器进行非线性校准。本发明技术方案可以实现对光电探测的非线性响应进行快速、方便以及高精度的校准。

技术领域

本发明涉及光电探测器校准技术领域，更具体的说，涉及一种光电探测器的非线性校准系统及方法。

背景技术

光电探测器在量子通讯、放射探测、激光雷达遥感等诸多领域具有十分广泛的应用。目前常用的光电探测器主要有雪崩光电二极管单光子探测器、光电倍增管单光子探测器、上转换单光子探测器和超导单光子探测器等。在实际使用过程中光电探测器都面临非线性响应的问题。

当单光子探测器工作在线性范围内时，输出与输入成正比。探测器的非线性响应指当超出探测器的线性工作范围时，输出不再与输入成正比，且输出越大偏差越大，如果不进行修正将直接影响探测器输出结果的准确性。不仅单光子探测器有非线性问题，其他光电探测器也都面临这个问题，他们产生的原因各不相同。即使同是单光子探测器的光电倍增管和雪崩光电二极管，造成非线性的原因也有所区别。

雪崩光电二极管是根据内光电效应制成的探测器，在工作时，当探测器检测到一个光子后，为了给探测下一个光子做准备，需要一定的时间来恢复到光子入射前的状态，这段时间称为死时间。在死时间内即使有光子入射，探测器也不会响应，从而导致死时间入射的光子被漏计。进一步的，计数率越高，被漏计的光子越多。

光电倍增管是根据外光电效应制成的，阴极入射的单个光子会在阳极激发一个有一定宽度的光电脉冲，一般为10ns～15ns。当入射光子比较稀疏时，阳极输出的光电脉冲也比较稀疏，他们彼此分离，计数系统可以分辨；当入射光子密集时，这些光电脉冲中的一部分就会重叠在一起，以至于计数系统无法分辨，把他们当成一个脉冲来计数，从而导致重叠的脉冲被漏计，称为脉冲堆积误差。此外计数系统也存在死时间，也会造成相应的漏计。

通过上述描述可知，在各种光电探测器中，均面临着在非线性区探测精度较低的问题。因此，如何对光电探测的非线性响应进行快速、方便以及高精度的校准，是光电探测器校准技术领域一个亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明技术方案提供了一种光电探测器的非线性校准系统及方法，可以实现对光电探测的非线性响应进行快速、方便以及高精度的校准。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光电探测器的非线性校准系统，所述非线性校准系统包括：

收发分离装置，所述收发分离装置具有光源端口、接收端口以及探测端口；

与所述光源端口连接的光源装置；

与所述接收端口连接的接收光路；

与所述探测端口连接的探测光路；

其中，所述探测光路包括光电探测器；所述光源装置用于生成信号光；所述收发分离装置用于将至少部分所述信号光通过所述接收端口出射，通过所述接收端口接收出射的所述信号光在不同距离返回的回波信号，通过所述探测端口输出所述回波信号；所述探测光路通过所述光电探测器获取所述回波信号，所述探测光路用于获取并记录所述回波信号；所述回波信号用于计算所述光电探测器的校准因子，通过所述校准因子对所述光电探测器进行非线性校准。

优选的，在上述非线性校准系统中，所述收发分离装置包括光纤环形器；