一种调节光源输出光子数的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种调节光源输出光子数的装置及方法。装置包括壳体、导光输入件、透镜部件和导光输出件；壳体内围成一不透光空间；导光输入件与导光输出件分别从外侧穿入壳体内，导光输入件与导光输出件均分别具有入光端和出光端，导光输入件的入光端对接一光源，导光输入件的出光端面向透镜部件；导光输出件的入光端面向透镜部件，导光输出件的出光端面向一受光器件；透镜部件位于壳体内，透镜部件及/或导光输出件入光端安装于一自动平移装置上；导光输入件的出光方向、导光输出件的入光方向位于透镜部件的主光轴上；通过自动平移装置调节透镜部件及/或导光输出件入光端在主光轴上的位置，以此调节导光输出件输出的光子数量。

Device and method for regulating output photon number of light source

The invention discloses a device and a method for regulating the output photon number of a light source. The device includes a housing, a light guide input, lens unit and light output; the shell in a lightproof space; light input and light guiding output respectively from the outside into the shell, the light guide and light input output respectively with input end and a light input end of the light the input end of a docking light source, light input light out face to the lens light guide components; the light output end face to the lens component, light output light from the end to a light receiving device; a lens assembly is arranged in the shell, lens component and / or light into the light output end a device installed in the automatic translation; light guide pieces of the input light direction, light output parts into the light in the direction of the main axis of lens parts; through the automatic translation device adjusting lens components and / or light into the optical axis in the output position on the This regulates the amount of photons output by the light guide output.

【技术实现步骤摘要】
一种调节光源输出光子数的装置及方法
本专利技术涉及单光子光源技术，尤其涉及一种能实现从单光子状态到多光子状态输出的自动化调节光源输出光子数的装置及方法。
技术介绍
光电倍增管、硅光探测器等各种光电探测器件，可以将光信号转换成电信号，同时实现对光电子信号的倍增放大，其被广泛应用于科研、工业生产、环境监测和医疗器械等领域。不同的应用领域，对此类光电转换器件性能精度的要求不一样，因此有效地进行性能刻度非常重要，通过对不同光电转化器件的性能标定或刻度，可以选择合适的标定用于专业的测试中。目前，对诸如光电倍增管等光电转化器件性能的刻度，多采用光电子谱测试方法，而较为经典的即是单光电子刻度法。能否测试其单光电子(singlephotoelectron，SPE)谱是光电转换器件最重要的评价指标之一。通过单光电子谱，可以刻度出光电倍增管的增益、峰谷比、能量分辨率等特性。最常用的光电转换器件--光电倍增管，其渡越时间分散(TTS)是定义在单光电子谱下的性能，因此单光电子谱也可以定性知道是否能得到光电倍增管的TTS。同时，通过单光电子谱也能刻度出PMT的相对量子效率和相对收集效率。因此，单光电子谱的测试对光电转换器件非常重要，而成功的产生满足测试需求的单光子光源，就显得尤为重要。现有技术中实现单光子光源的方法有：1.LED光源单光子状态的实现：现有技术中，通过电子学设备控制发光二极管(LED)的发光特性，是可以产生单光子状态的。首先，通过调节电源设备而的触发频率，可以获得光信号的周期性重复频率，进而实现测试触发信号的给出。然后通过调节加载在LED上的电压信号的大小，进而调节光强，实现单个光子的输出。2.激光器或者其他光源的单光子状态的实现：对于价格昂贵的功能全面的激光器，是可以同时调节其输出光间隔频率和光强大小，但对于一般的激光器，尤其是高时间精度的皮秒激光器，为保证其皮秒量级的时间间隔和稳定性，其输出光强是不能调节的。如此，在测试光电器件，尤其是光电倍增管的时间分辨TTS时，在快速PMT的时间分辨精度也是皮秒量级的情况下，必须使用皮秒激光器来作为光源，但由于其光强无法调节，又不能实现单光子状态的获得，无法完成测试。现有技术中，通过调节电信号强度调节光强，光强调节手段不直接，即便可以精确调节电信号，但还需要受光源发光稳定性的影响，还不能实现高精度的直接调节，而且受光源类型影响，仍有多种类型的光源不能进行调节。
技术实现思路
本专利技术的一个主要目的在于针对光强不能自动精确调节的各种光源，为获取其由单光子状态至大功率光强之间的任意光子数输出状态；提供一种能实现从单光子状态到多光子状态输出的自动化调节光源输出光子数的装置。本专利技术的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能实现从单光子状态到多光子状态输出的自动化调节光源输出光子数的方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：根据本专利技术的一个方面，提供了一种调节光源输出光子数的装置，包括壳体、导光输入件、透镜部件和导光输出件；所述壳体内围成一不透光空间；所述导光输入件与导光输出件分别从外侧穿入所述壳体内，所述导光输入件与导光输出件均分别具有入光端和出光端，所述导光输入件的入光端对接一光源，所述导光输入件的出光端面向所述透镜部件；所述导光输出件的入光端面向所述透镜部件，所述导光输出件的出光端面向一受光器件；所述透镜部件位于所述壳体内，所述透镜部件及/或所述导光输出件入光端安装于一自动平移装置上；所述导光输入件的出光方向、导光输出件的入光方向位于所述透镜部件的主光轴上；通过所述自动平移装置调节所述透镜部件及/或导光输出件入光端在所述主光轴上的位置，以此调节所述导光输出件输出的光子数量。由上述技术方案可知，本专利技术的调节光源输出光子数的装置的优点和积极效果在于：利用透镜部件的聚焦或发散，并可自动化地调节导光输出件的入光端与透镜部件的距离，间距越大，在导光输出件的入光端端面上形成的光斑的面积越大，相应的该光斑单位面积内的光子数越少；或自动化地调节透镜部件相对于导光输出件的入光端与导光输入件出光端的距离，同样可以调节在导光输出件的入光端端面上形成的光斑的面积；使用固定口径的导光输出件从光输出端面上选择部分光线输出，可以实现从单光子状态到多光子状态之间的精确调节。根据本专利技术的一实施方式，其中还具有一安装平台，所述导光输入件的入光端安装于所述安装平台，所述透镜部件通过所述自动平移装置安装于所述安装平台，及/或所述导光输出件的入光端通过所述自动平移装置安装于所述安装平台。根据本专利技术的一实施方式，其中所述导光输入件的入光端通过高度可调的固定杆连接所述安装平台；所述自动平移装置通过高度可调的固定杆连接所述透镜部件，及/或所述自动平移装置通过高度可调的固定杆连接所述导光输出件的入光端。根据本专利技术的一实施方式，其中所述导光输入件的出光端与所述透镜部件之间安装有一光圈装置，所述光圈装置通过高度可调的固定杆连接所述安装平台。根据本专利技术的一实施方式，其中所述导光输入件的出光端与所述透镜部件之间，或所述导光输出件的入光端与所述透镜部件之间，安装有一光衰减器，通过高度可调的固定杆连接所述安装平台。根据本专利技术的一实施方式，其中所述导光输入件及/或导光输出件为光导纤维。根据本专利技术的一实施方式，其中所述透镜部件为凸透镜、凹透镜或以上两种组成的透镜组。根据本专利技术的另一方面，一种调节光源输出光子数的方法，包括步骤：提供一光源；一输入光导纤维与所述光源进行光连接；通过所述输入光导纤维向一暗盒内输入光线；提供一输出光导纤维，所述输出光导纤维面向所述输入光导纤维的出光方向，所述输出光导纤维向所述暗盒外输出光线；调节所述输出光导纤维与所述输入光导纤维之间的距离，以此调节所述输出光导纤维输出的光子数量。由上述技术方案可知，本专利技术的调节光源输出光子数的方法的优点和积极效果在于：利用输入光导纤维出光端的自发散，并自动调节输出光导纤维的入光端与输入光导纤维出光端的距离，间距越大，在输出光导纤维的入光端端面上形成的光斑的面积越大，相应的该光斑单位面积内的光子数越少，使用固定口径的输出光导纤维从光输出端面上选择部分光线输出，可以实现从单光子状态到多光子状态之间的精确调节。根据本专利技术的一实施方式，其中还包括步骤：在所述输入光导纤维与所述输出光导纤维之间配置一聚焦或发散透镜部件，调节所述透镜部件在输出光导纤维与所述输入光导纤维之间的距离，以此调节所述输出光导纤维输出的光子数量。根据本专利技术的一实施方式，其中所述导光输入件的出光端与所述透镜部件之间，或所述导光输出件的入光端与所述透镜部件之间，安装有一光衰减器或光圈装置。附图说明通过结合附图考虑以下对本专利技术的优选实施例的详细说明，本专利技术的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本专利技术的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：图1是根据第一示例性实施方式示出的一种调节光源输出光子数的装置的结构示意图。图2是根据第二示例性实施方式示出的一种调节光源输出光子数的装置的结构示意图。图3是根据第三示例性实施方式示出的一种调节光源输出光子数的装置的结构示意图。图4是根据一示例性实施方式示出的一种调节光源输出光子数的方法的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调节光源输出光子数的装置，其特征在于，包括壳体、导光输入件、透镜部件和导光输出件；所述壳体内围成一不透光空间，所述透镜部件位于所述壳体内；所述导光输入件与导光输出件分别从外侧穿入所述壳体内，所述导光输入件与导光输出件均分别具有入光端和出光端，所述导光输入件的入光端对接一光源，所述导光输入件的出光端面向所述透镜部件；所述导光输出件的入光端面向所述透镜部件，所述导光输出件的出光端面向一受光器件；所述透镜部件及/或所述导光输出件入光端安装于一自动平移装置上；所述导光输入件的出光方向及导光输出件的入光方向位于所述透镜部件的主光轴上；通过所述自动平移装置调节所述透镜部件及/或导光输出件入光端在所述主光轴上的位置，以此调节所述导光输出件输出的光子数量。

【技术特征摘要】
1.一种调节光源输出光子数的装置，其特征在于，包括壳体、导光输入件、透镜部件和导光输出件；所述壳体内围成一不透光空间，所述透镜部件位于所述壳体内；所述导光输入件与导光输出件分别从外侧穿入所述壳体内，所述导光输入件与导光输出件均分别具有入光端和出光端，所述导光输入件的入光端对接一光源，所述导光输入件的出光端面向所述透镜部件；所述导光输出件的入光端面向所述透镜部件，所述导光输出件的出光端面向一受光器件；所述透镜部件及/或所述导光输出件入光端安装于一自动平移装置上；所述导光输入件的出光方向及导光输出件的入光方向位于所述透镜部件的主光轴上；通过所述自动平移装置调节所述透镜部件及/或导光输出件入光端在所述主光轴上的位置，以此调节所述导光输出件输出的光子数量。2.如权利要求1所述的调节光源输出光子数的装置，其特征在于，还具有一安装平台，所述导光输入件的入光端安装于所述安装平台，所述透镜部件通过所述自动平移装置安装于所述安装平台，及/或所述导光输出件的入光端通过所述自动平移装置安装于所述安装平台。3.如权利要求2所述的调节光源输出光子数的装置，其特征在于，所述导光输入件的入光端通过高度可调的固定杆连接所述安装平台；所述自动平移装置通过高度可调的固定杆连接所述透镜部件，及/或所述自动平移装置通过高度可调的固定杆连接所述导光输出件的入光端。4.如权利要求2所述的调节光源输出光子数的装置，其特征在于，所述导光输入件的出光端与所述透镜部件之间安装有...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱森，夏经铠，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11