一种测量光电二极管响应的线性度的方法与流程

本发明涉及光学测量领域，特别是一种无需对光源实施温度稳定操作、能够降低实验条件、成本低的一种测量光电二极管响应的线性度的方法。

背景技术：

一个光电二极管的响应率是指其输出的电流信号与输入的辐射量的比值，响应率通常是输入辐射波长的函数；如果一个光电二极管的响应率不随输入辐射的量而变化，则称其为线性的，线性度是光学辐射精密测量的基本需求之一，尤其在光度学和辐射测量学领域，在线性度测量方法中，叠加法是一种基本的方法，由文献【sanders，c.l.j.res.natlbur.stand.a1972，76，437】和文献【sanders，c.l.appl.opt.1962，1，207】可知，测量非线性度的叠加法的原理是，两个光源发出的光分别在待测光电二极管中产生的光响应为n1和n2，两个光源的光的总和在待测光电二极管中产生的光响应为n12，如果n1+n2＝n12，则可以认为待测光电二极管是线性的，如果n1+n2≠n12，则非线性度可以由n12/(n1+n2)给出。以上方法中可以使用两个不同的光源或者一个光源和两个不同光阑。

现有技术使用功率稳定的激光器作为光源，但是其需要激光器有很高的温度稳定性，所述一种测量光电二极管响应的线性度的方法无需对光源实施温度稳定操作，从而能够降低实验条件。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明能够精确地确定待测光电二极管的照明构型，并使得杂散光的影响最小化，无需对光源实施温度稳定操作，能够降低实验条件。

本发明所采用的技术方案是：

所述一种测量光电二极管响应的线性度的方法，装置主要包括暗箱、光源i、电源i、计算机、电流表、电源ii、光源ii、待测光电二极管，所述电源i、计算机、电流表、电源ii均位于所述暗箱外，所述光源i、光源ii、电源i、电源ii、待测光电二极管和电流表均与计算机连接并由计算机控制，所述暗箱为边长500毫米的正方体腔体，所述暗箱内侧表面均匀涂有漫反射材料且具有一开口，所述待测光电二极管安装于所述暗箱的开口处且连接所述电流表，所述光源i、光源ii位于所述暗箱内侧表面处、且分别由所述电源i和电源ii供电，所述光源i单独工作时，所述待测光电二极管产生光电流ia，所述光源ii单独工作时，所述待测光电二极管产生光电流ib。

所述一种测量光电二极管响应的线性度的方法步骤为：

一.所述光源i、光源ii的供电电流按照以下条件设置：使得每一步中的所述待测光电二极管光电流是上一步中的两倍，从较低电流的初始值ia⁽⁰⁾和ib⁽⁰⁾开始，第n步中，设置光源的供电电流ia⁽ⁿ⁾＝ib⁽ⁿ⁾＝iab^(n-1)，其中光电流iab^(n-1)表示两个光源同时调节到第(n-1)步时所述待测光电二极管的响应；

二.记录所述待测光电二极管光电流ia和ib分别相对于所述光源i和光源ii的供电电流的关系，从最小值到最大值扫描调节每个光源的供电电流值；

三.在第n步中，测量的线性度定义为测量的步骤依次是：时刻ta开启所述光源i，时刻t1＝ta+t读取ia，时刻tb＝t1+t开启所述光源ii，时刻t2＝tb+t读取iab，关闭所述电源i，时刻t3＝t2+t读取ib，关闭所述电源ii，读取背底电流，其中时间间隔t典型值为0.5秒；

四.将所述光源i与所述光源ii在所述暗箱上的位置互换，重复以上步骤来测量此时装置的线性度

五.和之间的差异为所述光源i和光源ii的辐射功率在测量过程中产生的漂移变化，并通过等式所得结果来消除光源功率漂移对线性度测量的影响，从而得到一组平均线性度r⁽¹⁾、r⁽²⁾、…、r⁽ⁿ⁾。

本发明的有益效果是：

本发明能够精确地确定待测光电二极管的照明构型，并使得杂散光的影响最小化，无需对光源实施温度稳定操作，能够降低实验条件。

附图说明

下面结合本发明的图形进一步说明：

图1是本发明示意图。

图中，1.暗箱，2.光源i，3.电源i，4.计算机，5.电流表，6.电源ii，7.光源ii，8.待测光电二极管。

具体实施方式

如图1是本发明示意图，装置主要包括暗箱1、光源i2、电源i3、计算机4、电流表5、电源ii6、光源ii7、待测光电二极管8，所述电源i3、计算机4、电流表5、电源ii6均位于所述暗箱1外，所述光源i2、光源ii7、电源i3、电源ii6、待测光电二极管8和电流表5均与计算机4连接并由计算机4控制，所述暗箱1为边长500毫米的正方体腔体，所述暗箱1内侧表面均匀涂有漫反射材料且具有一开口，所述待测光电二极管8安装于所述暗箱1的开口处且连接所述电流表5，所述光源i2、光源ii7位于所述暗箱1内侧表面处、且分别由所述电源i3和电源ii6供电，所述光源i2单独工作时，所述待测光电二极管8产生光电流ia，所述光源ii7单独工作时，所述待测光电二极管8产生光电流ib。

所述一种测量光电二极管响应的线性度的方法步骤为：

一.所述光源i2、光源ii7的供电电流按照以下条件设置：使得每一步中的所述待测光电二极管8光电流是上一步中的两倍，从较低电流的初始值ia⁽⁰⁾和ib⁽⁰⁾开始，第n步中，设置光源的供电电流ia⁽ⁿ⁾＝ib⁽ⁿ⁾＝iab^(n-1)，其中光电流iab^(n-1)表示两个光源同时调节到第(n-1)步时所述待测光电二极管8的响应；

二.记录所述待测光电二极管8光电流ia和ib分别相对于所述光源i2和光源ii7的供电电流的关系，从最小值到最大值扫描调节每个光源的供电电流值；

三.在第n步中，测量的线性度定义为测量的步骤依次是：时刻ta开启所述光源i2，时刻t1＝ta+t读取ia，时刻tb＝t1+t开启所述光源ii7，时刻t2＝tb+t读取iab，关闭所述电源i3，时刻t3＝t2+t读取ib，关闭所述电源ii6，读取背底电流，其中时间间隔t典型值为0.5秒；

四.将所述光源i2与所述光源ii7在所述暗箱(1)上的位置互换，重复以上步骤来测量此时装置的线性度

五.和之间的差异为所述光源i2和光源ii7的辐射功率在测量过程中产生的漂移变化，并通过等式所得结果来消除光源功率漂移对线性度测量的影响，从而得到一组平均线性度r⁽¹⁾、r⁽²⁾、…、r⁽ⁿ⁾。

本发明能够精确地确定待测光电二极管的照明构型，并使得杂散光的影响最小化，无需对光源实施温度稳定操作，能够降低实验条件。