關(guān)于紫外通訊用真空型光電探測組件的日盲性能分析

杜露露 陳彧芳 李康

【摘 要】本文在分析紫外通信的特殊作用和在當(dāng)今時(shí)代的重要地位中，結(jié)合我國的發(fā)展實(shí)際，發(fā)現(xiàn)了不同光電探測組件對(duì)紫外通信的不同作用，解決我國目前的產(chǎn)品技術(shù)問題十分必要。本文通過一系列方法對(duì)真空型光電探測組件進(jìn)行研究分析，觀察其在不同情況時(shí)，對(duì)不同光譜刺激反應(yīng)的日盲性能。并且開發(fā)出了一套適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境的系統(tǒng)，提高科技水平的同時(shí)縮小同先進(jìn)國家的差距。

【關(guān)鍵詞】紫外通訊；日盲性能；光譜響應(yīng)；光電探測組件

紫外通訊自應(yīng)用于軍事領(lǐng)域以來，在各國一直備受重視，其保密性能好，抗干擾能力強(qiáng)，并且能夠在較遠(yuǎn)距離的情況下實(shí)現(xiàn)可非視距通訊。同時(shí)，紫外線通訊受到太陽光的干擾一般較小，并且由于大氣存在的原因，通訊雙方距離越遠(yuǎn)，信號(hào)衰減越明顯。在戰(zhàn)爭中，我方的紫外通訊信號(hào)很有可能被敵軍獲取，常規(guī)無線電極容易受到干擾，還容易泄露軍事情報(bào)，由此，隨著通訊距離不斷地長短變化，我們也要根據(jù)實(shí)際情況來時(shí)刻調(diào)整系統(tǒng)的輻射功率，做到有效通訊的同時(shí)，在非通訊區(qū)域減少信號(hào)的傳播，以此確保信息不外泄。在我們實(shí)踐活動(dòng)中，光電探測組件是整個(gè)紫外通訊系統(tǒng)極為重要的一項(xiàng)組成部分，并且同時(shí)光電探測組件關(guān)系著相關(guān)日盲特性。

本文經(jīng)過理論分析和經(jīng)驗(yàn)研究，利用光譜測試系統(tǒng)對(duì)真空型光電探測組件中的探測器進(jìn)行了試驗(yàn)，以及配合分光光度計(jì)對(duì)透射譜進(jìn)行研究和實(shí)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)了組件的日盲性能，從而希望能夠做到客觀地評(píng)價(jià)組件日盲性能，從而為找到實(shí)現(xiàn)真正日盲紫外探測新途徑提供了思路。

一、真空型光電探測組件的組成結(jié)構(gòu)和相關(guān)原理

應(yīng)用在紫外通訊的真空型光電探測組件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，但仍有必不可少的功能組件。紫外濾光片、紫外光電倍增管、高壓電源、分壓電路以及處理電路和軟件是整套程序不可或缺的部分。深入研究不難發(fā)現(xiàn)其工作原理，并且在其進(jìn)行相關(guān)工作的過程中，陽極接納的微通道板的電量呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長，并且最終獲得了極大的信號(hào)。從而完成了紫外光到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。在這個(gè)過程中，紫外濾光片和光電倍增管這兩項(xiàng)組件缺一不可，是組成這一過程的重要部分。

二、真空型光電探測組件日盲性能測試及研究

紫外濾光片的透射譜對(duì)組件日盲性能具有重要影響，探測器光電陰極的光譜響應(yīng)也對(duì)組件日盲性能影響較大，二者對(duì)整個(gè)組件的日盲性能起著至關(guān)重要的作用。本文為了直觀地檢測組件的日盲性能，充分利用了光譜測試系統(tǒng)對(duì)這兩個(gè)組件進(jìn)行測試，并且與分光光度計(jì)相結(jié)合得出相關(guān)結(jié)論。

為了保證測驗(yàn)的科學(xué)性，本文引進(jìn)了美國Gooch&Housego;公司的OL750寬光譜測試系統(tǒng)進(jìn)行測試，光源會(huì)隨著使用時(shí)間減少而減少，從而影響測試結(jié)果科學(xué)性，該系統(tǒng)可以在一定程度上解決這一問題。在進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)后可以發(fā)現(xiàn)，通過此項(xiàng)活動(dòng)后，測試中發(fā)出的光源在經(jīng)過雙單色儀的過程中轉(zhuǎn)化為單色光。在這個(gè)過程中，輸入級(jí)接受了光照產(chǎn)生了一些光電流。最后利用光電流經(jīng)前置放大器來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的同時(shí)使用鎖相放大器，并且將結(jié)果輸入計(jì)算機(jī)。

經(jīng)過測試顯示，三個(gè)光電探測器的光電陰極光譜響應(yīng)曲線有很大差異。在測試中，選取常規(guī)性能光電倍增管作為A，靈敏度增強(qiáng)型光電倍增管作為B，A和B均為國產(chǎn)樣管。而選取德國某公司的常規(guī)像增強(qiáng)管作為C。該公司的相關(guān)科技水平較高，在國際上較為先進(jìn)，產(chǎn)品靈敏度處于世界前列，性能具有其他公司不具有的優(yōu)勢。測試結(jié)果顯示，樣管A的靈敏度同時(shí)低于B和C，但B的靈敏度要低于樣管C，然而C日盲性卻比樣管 A和B有明顯改善。嚴(yán)重的可見光響應(yīng)干擾就是由于濾光片的問題造成的，其日盲紫外通帶的內(nèi)外抑制比相對(duì)較低，就會(huì)導(dǎo)致這一情況出現(xiàn)，這是由于紫外線的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于自然環(huán)境中的可見光波段的輻射。通過對(duì)濾光片透射譜的測試，可以發(fā)現(xiàn)濾光片的性能對(duì)整個(gè)組件來說也至關(guān)重要。

三、直觀的日盲性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)建立

本文建立了一套相對(duì)來說較為簡易的日盲性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)，以此希望將紫外通訊的不同組件的日盲性能優(yōu)劣進(jìn)行直觀比較。通過這一系統(tǒng)，首先制作成像增強(qiáng)管，選擇較為合適的光電陰極，以此達(dá)到未來工作中的對(duì)比分析。促進(jìn)光錐與CCD的耦合，并且將結(jié)果制作成ICCD，此步驟是為實(shí)現(xiàn)倍增管的使用效率。在制作成功之后，組成探測系統(tǒng)，到此為止前期步驟完成。隨后進(jìn)行信號(hào)的收集和傳輸，采集系統(tǒng)輸出的模擬視頻信號(hào)，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示和亮點(diǎn)計(jì)數(shù)。亮點(diǎn)技術(shù)的方法要采用先進(jìn)的OpenCV函數(shù)。

首先需要處理的就是采集的灰度圖像。隨后將其變?yōu)楹线m的二度圖像，利用輪廓來檢測圖像中目標(biāo)對(duì)象的數(shù)目。要確保環(huán)境中沒有人為造成的日盲信號(hào)干擾，并且注意將探測系統(tǒng)擺正位置，盡量做到正對(duì)太陽。系統(tǒng)的日盲性能好時(shí)，計(jì)數(shù)值就會(huì)變小。將與各自相同的陰極做成像增強(qiáng)管組成評(píng)價(jià)系統(tǒng)，借此來較為明顯地對(duì)比兩組的日盲性能。測試結(jié)果顯示，兩者正對(duì)太陽的計(jì)數(shù)值差異明顯。經(jīng)過一系列的調(diào)查排除多重因素后，可以分析出應(yīng)當(dāng)為可見光波段較少甚至沒有受到濾光片的抑制，導(dǎo)致可見光響應(yīng)產(chǎn)生了過多干擾。兩組數(shù)據(jù)的巨大差異，正顯示了不同光電探測組件對(duì)產(chǎn)品結(jié)果的效果影響巨大。

四、結(jié)語

本文對(duì)光電探測器的光電陰極進(jìn)行了較為詳細(xì)的測試，通過與光譜響應(yīng)對(duì)比，與紫外濾光片的透射譜對(duì)比，做出了幾組對(duì)比試驗(yàn)，并建立了日盲性能直觀評(píng)價(jià)系統(tǒng)。為日后能夠較為直觀地將日盲性能優(yōu)劣不同的探測組件相比較提供了便利條件。本文通過一系列對(duì)比試驗(yàn)，將國內(nèi)外的光電探測器的特性和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較?？梢园l(fā)現(xiàn)，靈敏度方面我國仍然存在差距，日盲性能上，我國可以提升的空間也比較大，此外，紫外濾光片同先進(jìn)水平的差距需要提起重視。在使用中無法實(shí)現(xiàn)真正日盲的另一個(gè)原因是一些探測組件對(duì)可見光響應(yīng)較大。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因主要是日盲紫外通帶內(nèi)外抑制比上，我國產(chǎn)品的技術(shù)還不夠完善。這些差距，不僅是因?yàn)槲覈嚓P(guān)產(chǎn)品研發(fā)時(shí)間短，還和封閉的技術(shù)有關(guān)，沒有真正領(lǐng)悟到產(chǎn)品研發(fā)的核心領(lǐng)域。針對(duì)這些問題，一方面可以發(fā)展新型的寬禁 帶 半 導(dǎo) 體 光 電 陰 極 器 件，另一方面是要不斷提高相關(guān)光電探測器和濾光片研制水平，提高自身技術(shù)水平，變更企業(yè)發(fā)展方式，努力提高半導(dǎo)體光電陰極的靈敏度。

此外，建立相關(guān)科研團(tuán)隊(duì)，針對(duì)我國日盲紫外通訊用光電探測組件的發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)合應(yīng)用實(shí)際，開發(fā)適應(yīng)我國科技發(fā)展水平，符合我國國情的相關(guān)產(chǎn)品。在建立科研團(tuán)隊(duì)的同時(shí)，提高科研人員待遇，積極引進(jìn)先進(jìn)人才，吸引高素質(zhì)人才，加深我國此項(xiàng)研究領(lǐng)域的人員儲(chǔ)備深度，為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)而良好的理論和物質(zhì)基礎(chǔ)，促成我國紫外通訊用真空型光電探測組件的發(fā)展程度的提升，從而推動(dòng)有關(guān)其日盲性能分析的試驗(yàn)的高效進(jìn)行。

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