具体测试对象:
单光子雪崩二极管(SPAD)、光电倍增管(PMT)
硅光电倍增管(SiPM)、微通道板(MCP)探测器
电子倍增CCD(EMCCD)、超导纳米线单光子探测器(SNSPD)、高灵敏度光电导探测器。
原理:采用经精确衰减至纳瓦(nW)或皮瓦(pW)量级的标定弱光照射待测探测器,通过锁相放大器、光子计数或门控积分等微弱信号提取技术,测量器件在极低入射光功率下的输出信号,计算探测器的弱光响应度。测试须在严格电磁屏蔽和暗场条件下进行,以将背景噪声抑制至热噪声极限以下。
作用:测定探测器在接近噪声极限条件下的响应灵敏度与线性度。可获取器件噪声等效功率(NEP)、比探测率(D*)及单光子探测效率(PDE)等核心弱光性能参数;评估探测器在光子计数模式下的暗计数率与后脉冲概率;验证器件在极低辐照度下的光电转换线性偏离程度,为弱光成像、量子通信及天文探测应用提供性能判据。
探测器暗电流须低于预期测量光电流至少两个数量级,以满足弱信号对信噪比的苛刻要求。器件须封装于绝对避光且电磁屏蔽的测试腔内,光敏面须洁净无尘以避免散射引入虚假信号。若器件需制冷以抑制暗电流,须配备精密温控装置并预先达到热平衡。电极引出须采用三同轴或低噪声同轴线缆,连接器接触电阻稳定且无松动。
3.1电磁干扰与接地环路噪声。
微弱信号链路中,环境电磁场耦合至测试引线产生交流噪声,与光电流信号叠加。须采用屏蔽暗箱、单点接地、低噪声线缆及磁环抑制工频及其谐波干扰。
3.2背景光子与暗计数混叠。
室温环境下腔体壁面及光学元件自身热辐射在长波段引入背景光子通量,与信号光不可区分。对于单光子探测器,须在信号光子通量显著高于背景与暗计数之和的条件下进行测量。

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