基于双LED光源积分球的硅探测器宽动态范围响应线性定标
Linear Calibration of Wide Dynamic Range Response of Silicon Detectors Based on Double LEDs Light Source Integrating Sphere
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
图 & 表
图 1. 硅探测器线性测量装置示意图
Fig. 1. Schematic of the Si detectors linearity measurement instrument
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图 2. 探测器响应电流与LED注入电流之间的关系
Fig. 2. Relationship between detector response current and LED injection current
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图 3. 硅探测器的非线性修正因子
Fig. 3. Nonlinearity correction factor of Si detector
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图 4. 硅探测器的线性误差
Fig. 4. Linearity error of Si detector
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图 5. 两个LED的相对光谱辐亮度
Fig. 5. Relative spectral radiance of two LEDs
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图 6. 注入不同电流时LED相对光谱辐亮度
Fig. 6. Relative spectral radiance of the LED with different injection currents
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图 7. 光谱漂移测量示意图
Fig. 7. Schematic of the measurement of spectral drift
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图 8. LED开关与数据采集时序图
Fig. 8. Timing diagram of LEDs switch and data collection
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图 9. 修正前后的非线性因子
Fig. 9. Uncorrected and corrected nonlinearity factors
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图 10. 非线性因子的相对测量不确定度
Fig. 10. Relative uncertainty of nonlinearity factor
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图 11. 非线性修正因子的相对测量不确定度
Fig. 11. Relative uncertainty of nonlinearity correct factor
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表 1光谱漂移测量数据
Table1. Measurement data of spectral drift
| Injection current | 0.76~5.3 μA | 5.3~92 μA | 92 μA~2.5 mA | 2.5 mA~0.57 A |
|---|
| Nonlinearity factor (OD: 3) | - | 1.000036 | 1.000151 | 1.00011 | | Nonlinearity factor (OD: 2) | 1.00221 | 0.99978 | 1.000100 | 1.00018 | | Nonlinearity factor (OD: 1) | 0.99825 | 0.99995 | 1.000048 | 1.00018 | | Nonlinearity factor (OD: 0.1) | 1.00480 | 0.99978 | 1.000015 | 1.00016 | | Spectral drift ur,W | 2.69×10-3 | 1.11×10-4 | 5.17×10-5 | 2.86×10-5 |
|
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表 2测量系统的合成不确定度
Table2. Combined uncertainty of measurement system
| LED injection current | Response current | Spectral drifturW /10-5 | Correction factorurCn /10-5 | Combined uncertaintyur /10-5 |
|---|
| 0.76-5.3 μA | 39.2 pA-0.326 nA | 269 | 7.05 | 269 | | 5.3-92 μA | 0.326-81.6 nA | 11.1 | 3.23 | 11.6 | | 92 μA-2.5 mA | 81.6 nA-20.4 μA | 5.17 | 1.43 | 5.36 | | 2.5 mA-0.57 A | 20.4 μA-10.2 mA | 2.86 | 1.43 | 3.20 |
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刘辉, 陈洪耀, 司孝龙, 张黎明. 基于双LED光源积分球的硅探测器宽动态范围响应线性定标[J]. 光学学报, 2017, 37(9): 0904001. Hui Liu, Hongyao Chen, Xiaolong Si, Liming Zhang. Linear Calibration of Wide Dynamic Range Response of Silicon Detectors Based on Double LEDs Light Source Integrating Sphere[J]. Acta Optica Sinica, 2017, 37(9): 0904001.
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