[发明专利]大光学动态范围探测器动态范围的标定装置和标定方法

说明书

技术领域

本发明属于光电技术领域，涉及大光学动态范围探测器的测试装置和测试方法。

背景技术

随着科学技术的发展和人类对深空探测的需求，大光学动态范围的探测器使用越来越普遍。传统测试方法有两种：第一种是采用标准探测器进行比对测量，此方法要求标准探测器的动态范围要大于所标定的探测器动态范围。随着微电子技术的发展，探测器的动态范围越来越大，标准探测器已不能满足标定需求。第二种是采用不同倍率的标准衰减器对光源进行衰减，但衰减器衰的摆放位置和姿态及剩余反射光对测量结果的影响往往大于探测器的响应线性，致使测试结果置信度较差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种可对大光学动态范围探测器进行高精度标定的标定装置和标定方法。

本发明所提供的标定装置和标定方法基于菲涅尔反射原理，平行光束以固定角度入射在同种折射率材料表面，反射率成固定倍率衰减；楔形玻璃板组采用特定的排列方式，可形成已知大倍率的光强作为探测器的标定光源，解决了传统标定方法的弊端。

基于上述原理，本发明的技术解决方案是所提供的大动态范围探测器动态范围的标定装置包括光源、平行光管、光阑和标准探测器。其特殊之处在于：该标定装置还包括楔形玻璃板组，楔形玻璃板组包括第一楔形玻璃板、第二楔形玻璃板……第N楔形玻璃板。第一楔形玻璃板设置在经平行光管准直后射出的平行光的光路上，第二楔形玻璃板设置在第一楔形玻璃板的反射光的光路上，第三楔形玻璃板设置在第二楔形玻璃板的反射光的光路上……第N楔形玻璃板设置在第N-1楔形玻璃板的反射光的光路上，且每个楔形玻璃板的前表面的与其入射光束的夹角为45°。每个楔形玻璃板的后表面均镀有增透膜。在距离每个楔形玻璃板的后表面一定距离处均设置有吸收腔。在第一楔形玻璃板和第二楔形玻璃板之间的光路上设置有第一测试工位，第二楔形玻璃板和第三楔形玻璃板之间的光路上设置有第二测试工位……在第N-1楔形玻璃板和第N楔形玻璃板之间的光路上设置有第N-1测试工位。第一测试工位的定位面与第一楔形玻璃板的出射光的光路垂直，第二测试工位的定位面与第二楔形玻璃板的出射光的光路垂直……第N-1测试工位的定位面与第N-1楔形玻璃板的出射光的光路垂直。前述光阑设置在平行光管和第一楔形玻璃板之间的平行光的光路上。

为进一步提高标定精度，上述第一测试工位的定位面与第一楔形玻璃板出射光的光路垂直，第二测试工位的定位面与第二楔形玻璃板出射光的光路垂直……第N-1测试工位的定位面与第N-1楔形玻璃板出射光的光路垂直。

基于上述标定装置，本发明还提供了一种大光学动态范围探测器动态范围的标定方法，包括以下步骤：

(1)将待标探测器固定在第一测试工位上；开启光源，调节光阑口径，使经第一楔形玻璃板的反射光的光斑能被待标探测器完全接收。

(2)将待标探测器拆下，然后将标准探测器放置在第一测试工位上，并记下标准探测器的光强读数I_b1；再将标准探测器拆下后放置在第二测试工位上，并记下标准探测器的光强读数I_b2；此时可得出平行光经第二测试工位的衰减率为I_b1/I_b2。由于每个楔形玻璃板的折射率相同，射入每个楔形玻璃板的平行光束的入射角相同，并且经过每个楔形玻璃板的透射光均被相应的吸收腔吸收，故平行光通过每个楔形玻璃板时的衰减倍率相同，都为I_b1/I_b2。

(3)将待标探测器逐一安装在第二测试工位、第三测试工位……第M测试工位上，直至待标探测器完全探测不到光强(M≤N-1),记录各个测试工位上待标探测器所测的光强值，相应的记为I₂、I₃、I₄……I_M,；此时第M-1测试工位上仍可探测到光强信号，且光强值大于探测器的均方根噪声的1.5倍。

(4)将待标探测器重新固定在上述步骤(3)中第M-1测试工位上，调节光阑使入射光的光强降低，直至待标探测器探测到的光强值为待标探测器均方根噪声的1.5倍，此时待标探测器探测到的光强值可认为是待标探测器的探测下限值。

(5)再次将标准探测器放置在第一测试工位上，记下此时标准探测器的光强读数I_b3，则待标探测器的光学动态范围η为：

η＝(I_b3/I_b1)×(I_b1/I_b2)^M