关于紫外通讯用真空型光电探测组件的日盲性能分析

　　杜露露 陈彧芳 李康
　　【摘 要】本文在分析紫外通信的特殊作用和在当今时代的重要地位中，结合我国的发展实际，发现了不同光电探测组件对紫外通信的不同作用，解决我国目前的产品技术问题十分必要。本文通过一系列方法对真空型光电探测组件进行研究分析，观察其在不同情况时，对不同光谱刺激反应的日盲性能。并且开发出了一套适应当前环境的系统，提高科技水平的同时缩小同先进国家的差距。
　　【关键词】紫外通讯；日盲性能；光谱响应；光电探测组件
　　紫外通讯自应用于军事领域以来，在各国一直备受重视，其保密性能好，抗干扰能力强，并且能够在较远距离的情况下实现可非视距通讯。同时，紫外线通讯受到太阳光的干扰一般较小，并且由于大气存在的原因，通讯双方距离越远，信号衰减越明显。在战争中，我方的紫外通讯信号很有可能被敌军获取，常规无线电极容易受到干扰，还容易泄露军事情报，由此，随着通讯距离不断地长短变化，我们也要根据实际情况来时刻调整系统的辐射功率，做到有效通讯的同时，在非通讯区域减少信号的传播，以此确保信息不外泄。在我们实践活动中，光电探测组件是整个紫外通讯系统极为重要的一项组成部分，并且同时光电探测组件关系着相关日盲特性。
　　本文经过理论分析和经验研究，利用光谱测试系统对真空型光电探测组件中的探测器进行了试验，以及配合分光光度计对透射谱进行研究和实验。在此基础上评价了组件的日盲性能，从而希望能够做到客观地评价组件日盲性能，从而为找到实现真正日盲紫外探测新途径提供了思路。
　　一、真空型光电探测组件的组成结构和相关原理
　　应用在紫外通讯的真空型光电探测组件，结构复杂多样，但仍有必不可少的功能组件。紫外滤光片、紫外光电倍增管、高压电源、分压电路以及处理电路和软件是整套程序不可或缺的部分。深入研究不难发现其工作原理，并且在其进行相关工作的过程中，阳极接纳的微通道板的电量呈现爆发式的增长，并且最终获得了极大的信号。从而完成了紫外光到电信号的转换。在这个过程中，紫外滤光片和光电倍增管这两项组件缺一不可，是组成这一过程的重要部分。
　　二、真空型光电探测组件日盲性能测试及研究
　　紫外滤光片的透射谱对组件日盲性能具有重要影响，探测器光电阴极的光谱响应也对组件日盲性能影响较大，二者对整个组件的日盲性能起着至关重要的作用。本文为了直观地检测组件的日盲性能，充分利用了光谱测试系统对这两个组件进行测试，并且与分光光度计相结合得出相关结论。
　　为了保证测验的科学性，本文引进了美国Gooch&Housego;公司的OL750宽光谱测试系统进行测试，光源会随着使用时间减少而减少，从而影响测试结果科学性，该系统可以在一定程度上解决这一问题。在进行相关试验后可以发现，通过此项活动后，测试中发出的光源在经过双单色仪的过程中转化为单色光。在这个过程中，输入级接受了光照产生了一些光电流。最后利用光电流经前置放大器来实现数据转换的同时使用锁相放大器，并且将结果输入计算机。
　　经过测试显示，三个光电探测器的光电阴极光谱响应曲线有很大差异。在测试中，选取常规性能光电倍增管作为A，灵敏度增强型光电倍增管作为B，A和B均为国产样管。而选取德国某公司的常规像增强管作为C。该公司的相关科技水平较高，在国际上较为先进，产品灵敏度处于世界前列，性能具有其他公司不具有的优势。测试结果显示，样管A的灵敏度同时低于B和C，但B的灵敏度要低于样管C，然而C日盲性却比样管 A和B有明显改善。严重的可见光响应干扰就是由于滤光片的问题造成的，其日盲紫外通带的内外抑制比相对较低，就会导致这一情况出现，这是由于紫外线的强度远远小于自然环境中的可见光波段的辐射。通过对滤光片透射谱的测试，可以发现滤光片的性能对整个组件来说也至关重要。
　　三、直观的日盲性能评价系统建立
　　本文建立了一套相对来说较为简易的日盲性能评价系统，以此希望将紫外通讯的不同组件的日盲性能优劣进行直观比较。通过这一系统，首先制作成像增强管，选择较为合适的光电阴极，以此达到未来工作中的对比分析。促进光锥与CCD的耦合，并且将结果制作成ICCD，此步骤是为实现倍增管的使用效率。在制作成功之后，组成探测系统，到此为止前期步驟完成。随后进行信号的收集和传输，采集系统输出的模拟视频信号，利用计算机进行显示和亮点计数。亮点技术的方法要采用先进的OpenCV函数。
　　首先需要处理的就是采集的灰度图像。随后将其变为合适的二度图像，利用轮廓来检测图像中目标对象的数目。要确保环境中没有人为造成的日盲信号干扰，并且注意将探测系统摆正位置，尽量做到正对太阳。系统的日盲性能好时，计数值就会变小。将与各自相同的阴极做成像增强管组成评价系统，借此来较为明显地对比两组的日盲性能。测试结果显示，两者正对太阳的计数值差异明显。经过一系列的调查排除多重因素后，可以分析出应当为可见光波段较少甚至没有受到滤光片的抑制，导致可见光响应产生了过多干扰。两组数据的巨大差异，正显示了不同光电探测组件对产品结果的效果影响巨大。
　　四、结语
　　本文对光电探测器的光电阴极进行了较为详细的测试，通过与光谱响应对比，与紫外滤光片的透射谱对比，做出了几组对比试验，并建立了日盲性能直观评价系统。为日后能够较为直观地将日盲性能优劣不同的探测组件相比较提供了便利条件。本文通过一系列对比试验，将国内外的光电探测器的特性和优缺点进行比较。可以发现，灵敏度方面我国仍然存在差距，日盲性能上，我国可以提升的空间也比较大，此外，紫外滤光片同先进水平的差距需要提起重视。在使用中无法实现真正日盲的另一个原因是一些探测组件对可见光响应较大。导致这种现象的原因主要是日盲紫外通带内外抑制比上，我国产品的技术还不够完善。这些差距，不仅是因为我国相关产品研发时间短，还和封闭的技术有关，没有真正领悟到产品研发的核心领域。针对这些问题，一方面可以发展新型的宽禁 带 半 导 体 光 电 阴 极 器 件，另一方面是要不断提高相关光电探测器和滤光片研制水平，提高自身技术水平，变更企业发展方式，努力提高半导体光电阴极的灵敏度。
　　此外，建立相关科研团队，针对我国日盲紫外通讯用光电探测组件的发展状况，结合应用实际，开发适应我国科技发展水平，符合我国国情的相关产品。在建立科研团队的同时，提高科研人员待遇，积极引进先进人才，吸引高素质人才，加深我国此项研究领域的人员储备深度，为相关领域的发展打下坚实而良好的理论和物质基础，促成我国紫外通讯用真空型光电探测组件的发展程度的提升，从而推动有关其日盲性能分析的试验的高效进行。
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