Способ определения времени отклика фотоприемника

Изобретение относится к оптике и касается способа определения времени отклика фотоприемника. Для определения времени отклика рабочая поверхность исследуемого фотоприемника освещается последовательностью отдельных световых импульсов. При этом определяют спектральную плотность мощности электрического сигнала на выходе фотоприемника от каждого светового импульса. Затем вычисляют значения первого нуля функции огибающей спектральной плотности мощности каждого принятого электрического сигнала и по этим значениям определяют время отклика исследуемого фотоприемника. Технический результат заключается в повышении точности и упрощении способа измерений.

 

Изобретение относится к оптике и может быть использовано для контроля и измерения характеристик фотоприемников.

Известен [1] способ, в котором создают две копии исследуемого импульса, направляют их на нелинейный кристалл, обеспечивающий одновременную генерацию излучения второй гармоники одного из импульсов и излучение суммарной частоты от обеих копий, и регистрируют распределение интенсивности.

Недостатком данного способа является высокая сложность и трудная выполнимость в реальных условиях.

Известен [2] способ, в котором регистрируют интегральные по времени пространственные распределения не менее чем в двух плоскостях спектрального прибора, которые находятся на различных расстояниях от плоскости формирования спектра.

К недостаткам следует отнести высокую сложность реализации данного способа.

Известен также [3] способ, в котором источник излучения должен формировать трапецеидальные импульсы излучения. Время нарастания или время спада импульса потока излучения должно удовлетворять заданному условию, а расчет времени нарастания и времени спада импульса потока излучения следует проводить по формулам.

К недостаткам следует отнести низкое быстродействие и точность измеряемых и определяемых параметров.

Заявленное решение направлено на упрощение и повышение точности определения времени отклика исследуемого фотоприемника.

Сущность предложенного способа заключается в следующем. На рабочую поверхность исследуемого фотоприемника подается сигнал, состоящий из последовательности отдельных световых импульсов. Очевидно, что отдельные световые импульсы, облучающие поверхность фотоприемника во временной области, должны иметь форму, близкую к прямоугольной. Разложив входной импульс в интеграл Фурье, получим

U в х ( t ) = S в х ( ω ) exp ( i ω t ) d ω 2 π

Отсюда для спектра можем определить

S в х ( ω ) = U в х ( t ) exp ( i ω t ) d t = U 0 1 i ω { ( i ω τ ) 1 } ,

где U0 - амплитуда импульса, τ - длительность импульса,

и для |Sвх(ω)| имеем

| S в х ( ω ) = U 0 ω | exp ( i ω τ ) 1 | .

Но на выходе фотоприемника получаем не прямоугольный электрический сигнал, а искаженный сигнал (где передний и задний фронты импульса «затянуты», т.е. длительности их увеличены) в виде равнобедренной трапеции. По каждому отдельному принятому электрическому импульсу определяют спектральную плотность мощности:

| S в х ( ω ) = U 0 k τ ω 2 | exp ( i ω k t ) 1 | | 1 exp ( i ω τ ) | ,

где k=tgα, α - угол при вершине трапеции.

Точки обращения в нуль найдем следующим образом:

| S в ы х ( ω ) | = 0 { sin ( ω τ / 2 ) = 0 ω τ / 2 = π n ω n ( 1 ) = ω 0 n sin ( ω τ k / 2 ) = 0 ω k τ / 2 = π n ω n ( 2 ) = ω 0 ( n / k )

ω 0 = 2 π τ , (n=1, 2, …);

{ α ( 0 , π / 4 k = t g α ( 0 , 1 ) k τ τ 2 π / τ 2 π / k τ ) } .

Теперь определяем значение первого нуля функции огибающей спектральной плотности мощности принятого электрического сигнала. Каждое такое значение однозначно пропорционально времени отклика фотоприемника, т.к. зависит от k. Получив серию таких значений, путем статистической обработки можно получить усредненное значение времени отклика исследуемого фотоприемника.

Следовательно, зная частоту, где первый раз функция огибающей спектральной плотности мощности электрического импульса обращается в нуль, можно однозначно судить о времени отклика фотоприемника.

Таким образом, приведенный способ позволяет заметно избавиться от неквалифицированных и субъективных измерений визуального порядка, а также от различных технических средств, имеющих различные пороги срабатывания, которые не дают полной уверенности в полученных результатах.

Литература

1. Патент РФ №2305259, 2007.

2. Патент РФ №2345335, 2009.

3. ГОСТ 17772-88.

Способ определения времени отклика фотоприемника, заключающийся в освещении рабочей поверхности исследуемого фотоприемника световым импульсом, приеме электрического сигнала с выхода фотоприемника, отличающийся тем, что освещение рабочей поверхности исследуемого фотоприемника осуществляется последовательностью отдельных световых импульсов, дополнительно определяют спектральную плотность мощности принятого электрического сигнала от каждого светового импульса, затем вычисляют значение первого нуля функции огибающей спектральной плотности мощности каждого принятого электрического сигнала и по их значениям судят о времени отклика исследуемого фотоприемника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области изучения оптического импульсного излучения, в частности к измерению временных параметров оптических импульсов. .

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения энергии солнечного излучения, падающего на стены и кровлю здания, имеющего форму прямоугольного параллелепипеда.

Изобретение относится к области физической оптики и квантовой электроники и может быть использовано в измерительной технике, в частности при измерении мощности излучения импульсных ОКГ, работающих в режимах с модулированной добротностью или синхронизации мод.

Изобретение относится к оптоэлектронике, в частности к устройствам для преобразования импульсного оптического излучения в импульсный электрический сигнал. .

Изобретение относится к оптоэлектронике, в частности к устройствам для преобразования импульсного оптического излучения в импульсный электрический сигнал соответствующей длительности и формы, и может быть использовано для регистрации формы импульса оптического излучения и измерения его мощности, а также для получения одиночных или серии ультракоротких электрических импульсов.

Изобретение относится к оптике и может быть использовано для измерения амплитудно-фазовой структуры сверхкоротких световых импульсов фемтосекундного диапазона как излучаемых лазерами, так и любой другой природы.

Изобретение относится к оптике, точнее к нелинейной фемтосекундной оптике, и может быть использовано для измерения поля ультракоротких световых импульсов. .

Изобретение относится к области оптических измерений и касается способа и устройства регистрации временного профиля фронта светового импульса. Способ заключается в том, что формируют импульсное излучение, направляют его на оптически прозрачную пластину. Отраженную от пластины часть излучения пропускают через измерительный блок. Прошедшую через оптически прозрачную пластину часть излучения пропускают через дополнительный измерительный блок. Излучение в измерительных блоках ослабляют и разделяют на несколько потоков, каждый из которых перемешивают до однородности. Потоки от измерительных блоков по транспортным волокнам передают на фотохронограф с требуемой разновременностью. После выхода светового импульса за экран фотохронографа осуществляют запирание фотохронографа с помощью блока гашения. При этом получают изображения сигналов временной развертки интенсивности светового импульса от дополнительного измерительного блока, который учитывают при восстановлении профиля фронта. Технический результат заключается в увеличении динамического диапазона измерений профиля фронта и расширении диапазона мощностей регистрируемого импульса. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается устройства для измерения энергии мощных импульсов лазерного излучения. Устройство включает в себя источник лазерного излучения, рассеивающую среду, световолоконный коллектор, ослабитель лазерного излучения, фотодиод, измерительно-вычислительный блок. В качестве рассеивающей среды используется диффузный рассеиватель, выполненный в виде цилиндрической шайбы из молочного стекла. На внешней поверхности шайбы равномерно по окружности закреплены с возможностью регулировки расстояния до поверхности рассеивателя разветвленные концы световолоконного коллектора. Коллектор обеспечивает передачу оптического сигнала через ослабитель на фотодиод. Выходной конец коллектора закреплен с возможностью регулировки расстояния до ослабителя. Технический результат заключается в увеличении диапазона и повышении точности измерений. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается устройства для измерения энергии мощных импульсов лазерного излучения. Устройство включает в себя источник лазерного излучения, рассеивающую среду, световолоконные коллекторы, ослабители лазерного излучения, фотодиоды, измерительно-вычислительный блок. В качестве рассеивающей среды используется диффузный рассеиватель, выполненный в виде цилиндрической шайбы из молочного стекла. На внешней поверхности шайбы равномерно по окружности закреплены с возможностью регулировки расстояния до поверхности рассеивателя разветвленные концы, по меньшей мере, двух световолоконных коллекторов, обеспечивающих передачу рассеянного оптического сигнала на разных длинах волн через ослабители на фотодиоды. Выходные концы коллектора закреплены с возможностью регулировки расстояния до ослабителя. Технический результат заключается в повышении точности, расширении спектрального диапазона и мощности измеряемого излучения. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается устройства для измерения энергии мощных импульсов лазерного излучения. Устройство включает в себя источник лазерного излучения, рассеивающую среду, световолоконный коллектор, ослабитель лазерного излучения, фотодиод, измерительно-вычислительный блок. В качестве рассеивающей среды используется диффузный рассеиватель, выполненный в виде цилиндрической шайбы из молочного стекла. Рассеиватель установлен во фланец, расположенный под небольшим углом к оптической оси лазерного пучка. На внешней поверхности шайбы равномерно по окружности закреплены с возможностью регулировки расстояния до поверхности рассеивателя разветвленные концы световолоконного коллектора. Коллектор обеспечивает передачу оптического сигнала через ослабитель на фотодиод. Выходной конец коллектора закреплен с возможностью регулировки расстояния до ослабителя. Технический результат заключается в повышении точности и увеличении диапазона плотности мощности измеряемого излучения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается устройства для измерения энергии мощных импульсов лазерного излучения. Устройство включает в себя источник лазерного излучения, рассеивающую среду, световолоконные коллекторы, ослабители лазерного излучения, фотодиоды, измерительно-вычислительный блок. В качестве рассеивающей среды используется диффузный рассеиватель, выполненный в виде цилиндрической шайбы из оптического стекла и установленный под острым углом оси симметрии шайбы к оптической оси. На внешней поверхности шайбы равномерно по окружности закреплены с возможностью регулировки расстояния до поверхности рассеивателя разветвленные концы, по меньшей мере, двух световолоконных коллекторов, обеспечивающих передачу рассеянного оптического сигнала на разных длинах волн через ослабители на фотодиоды. Выходные концы коллектора закреплены с возможностью регулировки расстояния до ослабителя. Технический результат заключается в повышении точности, расширении спектрального диапазона и мощности измеряемого излучения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается широкоапертурного устройства для измерения энергии высокоинтенсивных импульсов лазерного излучения. Устройство включает в себя источник лазерного излучения, входной ослабитель лазерного излучения, рассеивающую среду в виде диффузно-рассеивающей пластины, канал распространения рассеянного лазерного излучения, фотодиод, измерительно-вычислительный блок. Канал распространения рассеянного лазерного излучения формируется волоконно-оптическим коллектором, ступенчатым ослабителем, спектральным фильтром и нейтральным ослабителем. Волоконно-оптический коллектор представляет собой набор оптических волокон, заключенных во входную и выходную оправы. Выходная оправа содержит дополнительный диффузный рассеиватель, выполненный из молочного стекла. Расстояние между рассеивающей пластиной и входной оправой коллектора составляет 8-10 мм. Технический результат заключается в повышении точности, увеличении диапазона измеряемой энергии и диапазона диаметров лазерного пучка. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области лазерной техники и касается способа одновременного сжатия и определения параметров сверхкоротких лазерных импульсов. Способ включает в себя применение к лазерному импульсу набора заданных спектральных фаз для выполнения дисперсионного сканирования таким образом, чтобы при сканировании длительность импульса пересекала минимум. Для каждой спектральной фазы применяют к лазерному импульсу нелинейный процесс и получают двумерную кривую регистограммы дисперсионного сканирования путем измерения спектров сигнала, полученного в нелинейном процессе в зависимости от примененных спектральных фаз. Измеряют линейный спектр лазерного импульса или извлекают его из измеренного сигнала регистограммы дисперсионного сканирования и извлекают неизвестную спектральную фазу сверхкороткого лазерного импульса путем минимизации функции ошибки с использованием числового итерационного алгоритма. Сжатие лазерного импульса осуществляют путем применения спектральной фазы, для которой импульс становится настолько коротким, насколько это возможно для извлеченной спектральной фазы. Технический результат заключается в повышении точности и упрощении способа измерений. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается многоканального устройства для измерения энергии коротких лазерных импульсов. Устройство включает в себя диффузный формирователь равномерного распределения интенсивности (ФРРИ), световолоконный коллектор и измерительно-вычислительный блок. ФРРИ включает в себя двояковогнутую линзу, диффузно пропускающую выпукло-вогнутую линзу из молочного стекла, полый фотометрический цилиндр и диффузно пропускающую пластину из молочного стекла. Световолоконный коллектор содержит оптические волокна, заключенные во входную оправу, установленную на выходе ФРРИ, и в выходные оправы, разветвляющие оптический поток излучения по крайней мере на два канала для измерения энергии излучения на разных длинах волн. На выходах световолоконного коллектора расположены спектральные фильтры и нейтральные ослабители, согласованные по спектру и уровню оптического сигнала с характеристиками соответствующих фотодиодов, переключаемых с помощью коммутатора. Измерительно-вычислительный блок включает интегрирующее устройство, усилитель, пиковый детектор, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор и индикатор. Технический результат заключается в повышении точности измерений в широком диапазоне диаметров лазерного пучка. 2 ил.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается системы детектирования одиночных фотонов. Система включает в себя приемный модуль с приемной зоной, блок ориентации, оптический модуль и световод, который имеет оболочку с первым и вторым окончаниями и сердцевину с первым и вторым концами. Блок ориентации расположен на приемном модуле. Приемный модуль включает первую, вторую, третью и четвертую зоны, коэффициент отражения которых отличается от поверхности приемного модуля. Световод первым окончанием установлен в блоке ориентации, первым концом сердцевины оптически сопряжен с приемной зоной, а вторым концом сердцевины оптически сопряжен с источником излучения оптического модуля. Первый конец сердцевины имеет возможность оптического сопряжения с первой, второй, третьей и четвертой зонами. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности детектирования и увеличении надежности работы в условиях колебания внешних температур. 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается способа измерения мощности и частоты импульсов лазерного излучения. Способ включает в себя направление пучка лазерного излучения на поверхность пленочного чувствительного элемента, обладающего свойством разделения носителей заряда на поверхности при локальном нагревании. Измерения проводят с помощью первой и второй пары электродов, подключенных к чувствительному элементу. Для определения мощности лазерного излучения измеряют постоянную составляющую разности потенциалов между облученной и необлученной областями чувствительного элемента. Для определения частоты лазерного излучения измеряют переменную составляющую разности потенциалов между облученной и необлученной областями чувствительного элемента. Технический результат заключается в расширении спектрального диапазона и упрощении способа измерений. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оптике и касается способа определения времени отклика фотоприемника. Для определения времени отклика рабочая поверхность исследуемого фотоприемника освещается последовательностью отдельных световых импульсов. При этом определяют спектральную плотность мощности электрического сигнала на выходе фотоприемника от каждого светового импульса. Затем вычисляют значения первого нуля функции огибающей спектральной плотности мощности каждого принятого электрического сигнала и по этим значениям определяют время отклика исследуемого фотоприемника. Технический результат заключается в повышении точности и упрощении способа измерений.

Наверх