【摘 要】
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近几年来,光子学的飞速发展促进了包括量子信息、生物医疗、测绘遥感等前沿科技领域的繁荣,同时也对光子计量技术提出了更高的需求。世界各国的国家计量组织纷纷对光子计量技术开展了新的研究,并取得了积极进展。光子计量技术中最重要的就是研制标准光子探测器以及标准光子源。本文详细介绍了常见光子探测器的工作原理以及特点,并且针对相应需求,确定了以PMT为基础研制标准光子探测器。针对PMT存在的空间响应不均匀缺陷,
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近几年来,光子学的飞速发展促进了包括量子信息、生物医疗、测绘遥感等前沿科技领域的繁荣,同时也对光子计量技术提出了更高的需求。世界各国的国家计量组织纷纷对光子计量技术开展了新的研究,并取得了积极进展。光子计量技术中最重要的就是研制标准光子探测器以及标准光子源。本文详细介绍了常见光子探测器的工作原理以及特点,并且针对相应需求,确定了以PMT为基础研制标准光子探测器。针对PMT存在的空间响应不均匀缺陷,设计了使用积分球改良PMT的方案。通过Tracepro软件仿真积分球,确定了积分球的最佳参数。实验结果表明,相对于单独的PMT,积分球-PMT系统的空间响应均匀性显著提高,有效地解决了 PMT的缺陷。由于PMT的光谱响应度会受到入射光功率水平的影响（即线性问题）,本文设计了一种基于光纤系统并利用三种探测器测量PMT线性的方案。实验结果表明,在光子水平下,PMT的线性及其测量相对不确定度均比较差,必须要对PMT进行线性校正以实现光谱响应度准确测量。此外,基于光纤的线性测量系统相对于传统的基于PBS的线性测量系统,有效地减小了暗计数,使PMT的最小线性测量量程能够达到8fW水平。最后,本文设计的改良方案在一些相关领域可以发挥积极作用,比如:积分球改良后的PMT可以用来标定光谱光子亮度、光谱光子照度;经线性校准的PMT可以用于标定光子水平下多块滤光片的叠加透过率,并以此精确计算微弱光源的功率数值。本文针对以PMT为基础研制光子探测器中的关键技术的研究,不仅解决了 PMT的一些缺陷,充分开发了其成为标准光子探测器的潜力,而且每一种方案都拓展了 PMT的实际应用范围,具有积极的意义以及推广价值。
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