關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今時代的重要地位中，結合我國的發展實際，發現了不同光電探測組件對紫外通信的不同作用，解決我國目前的產品技術問題十分必要。本文通過一系列方法對真空型光電探測組件進行研究分析，觀察其在不同情況時，對不同光譜刺激反應的日盲性能。并且開發出了一套適應當前環境的系統，提高科技水平的同時縮小同先進國家的差距。

【關鍵詞】紫外通訊；日盲性能；光譜響應；光電探測組件

紫外通訊自應用于軍事領域以來，在各國一直備受重視，其保密性能好，抗干擾能力強，并且能夠在較遠距離的情況下實現可非視距通訊。同時，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，信號衰減越明顯。在戰爭中，我方的紫外通訊信號很有可能被敵軍獲取，常規無線電極容易受到干擾，還容易泄露軍事情報，由此，隨著通訊距離不斷地長短變化，我們也要根據實際情況來時刻調整系統的輻射功率，做到有效通訊的同時，在非通訊區域減少信號的傳播，以此確保信息不外泄。在我們實踐活動中，光電探測組件是整個紫外通訊系統極為重要的一項組成部分，并且同時光電探測組件關系著相關日盲特性。

本文經過理論分析和經驗研究，利用光譜測試系統對真空型光電探測組件中的探測器進行了試驗，以及配合分光光度計對透射譜進行研究和實驗。在此基礎上評價了組件的日盲性能，從而希望能夠做到客觀地評價組件日盲性能，從而為找到實現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構和相關原理

應用在紫外通訊的真空型光電探測組件，結構復雜多樣，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。深入研究不難發現其工作原理，并且在其進行相關工作的過程中，陽極接納的微通道板的電量呈現爆發式的增長，并且最終獲得了極大的信號。從而完成了紫外光到電信號的轉換。在這個過程中，紫外濾光片和光電倍增管這兩項組件缺一不可，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組件日盲性能具有重要影響，探測器光電陰極的光譜響應也對組件日盲性能影響較大，二者對整個組件的日盲性能起著至關重要的作用。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對這兩個組件進行測試，并且與分光光度計相結合得出相關結論。

為了保證測驗的科學性，本文引進了美國Gooch&Housego;公司的OL750寬光譜測試系統進行測試，光源會隨著使用時間減少而減少，從而影響測試結果科學性，該系統可以在一定程度上解決這一問題。在進行相關試驗后可以發現，通過此項活動后，測試中發出的光源在經過雙單色儀的過程中轉化為單色光。在這個過程中，輸入級接受了光照產生了一些光電流。最后利用光電流經前置放大器來實現數據轉換的同時使用鎖相放大器，并且將結果輸入計算機。

經過測試顯示，三個光電探測器的光電陰極光譜響應曲線有很大差異。在測試中，選取常規性能光電倍增管作為A，靈敏度增強型光電倍增管作為B，A和B均為國產樣管。而選取德國某公司的常規像增強管作為C。該公司的相關科技水平較高，在國際上較為先進，產品靈敏度處于世界前列，性能具有其他公司不具有的優勢。測試結果顯示，樣管A的靈敏度同時低于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。嚴重的可見光響應干擾就是由于濾光片的問題造成的，其日盲紫外通帶的內外抑制比相對較低，就會導致這一情況出現，這是由于紫外線的強度遠遠小于自然環境中的可見光波段的輻射。通過對濾光片透射譜的測試，可以發現濾光片的性能對整個組件來說也至關重要。

三、直觀的日盲性能評價系統建立

本文建立了一套相對來說較為簡易的日盲性能評價系統，以此希望將紫外通訊的不同組件的日盲性能優劣進行直觀比較。通過這一系統，首先制作成像增強管，選擇較為合適的光電陰極，以此達到未來工作中的對比分析。促進光錐與CCD的耦合，并且將結果制作成ICCD，此步驟是為實現倍增管的使用效率。在制作成功之后，組成探測系統，到此為止前期步驟完成。隨后進行信號的收集和傳輸，采集系統輸出的模擬視頻信號，利用計算機進行顯示和亮點計數。亮點技術的方法要采用先進的OpenCV函數。

首先需要處理的就是采集的灰度圖像。隨后將其變為合適的二度圖像，利用輪廓來檢測圖像中目標對象的數目。要確保環境中沒有人為造成的日盲信號干擾，并且注意將探測系統擺正位置，盡量做到正對太陽。系統的日盲性能好時，計數值就會變小。將與各自相同的陰極做成像增強管組成評價系統，借此來較為明顯地對比兩組的日盲性能。測試結果顯示，兩者正對太陽的計數值差異明顯。經過一系列的調查排除多重因素后，可以分析出應當為可見光波段較少甚至沒有受到濾光片的抑制，導致可見光響應產生了過多干擾。兩組數據的巨大差異，正顯示了不同光電探測組件對產品結果的效果影響巨大。

四、結語

本文對光電探測器的光電陰極進行了較為詳細的測試，通過與光譜響應對比，與紫外濾光片的透射譜對比，做出了幾組對比試驗，并建立了日盲性能直觀評價系統。為日后能夠較為直觀地將日盲性能優劣不同的探測組件相比較提供了便利條件。本文通過一系列對比試驗，將國內外的光電探測器的特性和優缺點進行比較。可以發現，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，紫外濾光片同先進水平的差距需要提起重視。在使用中無法實現真正日盲的另一個原因是一些探測組件對可見光響應較大。導致這種現象的原因主要是日盲紫外通帶內外抑制比上，我國產品的技術還不夠完善。這些差距，不僅是因為我國相關產品研發時間短，還和封閉的技術有關，沒有真正領悟到產品研發的核心領域。針對這些問題，一方面可以發展新型的寬禁 帶 半 導 體 光 電 陰 極 器 件，另一方面是要不斷提高相關光電探測器和濾光片研制水平，提高自身技術水平，變更企業發展方式，努力提高半導體光電陰極的靈敏度。

此外，建立相關科研團隊，針對我國日盲紫外通訊用光電探測組件的發展狀況，結合應用實際，開發適應我國科技發展水平，符合我國國情的相關產品。在建立科研團隊的同時，提高科研人員待遇，積極引進先進人才，吸引高素質人才，加深我國此項研究領域的人員儲備深度，為相關領域的發展打下堅實而良好的理論和物質基礎，促成我國紫外通訊用真空型光電探測組件的發展程度的提升，從而推動有關其日盲性能分析的試驗的高效進行。

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