[发明专利]可编程响应率的超导纳米线单像素光谱仪实现方法

说明书

本发明公开了一种可编程响应率的超导纳米线单像素光谱仪实现方法，测定超导纳米线单光子探测器的本征的波长‑电流响应矩阵，测量不同电流下的光计数率和计算重构；所述方法包括：第一步：标定超导纳米线单光子探测器的本征波长‑电流响应矩阵Φ(i,λ)；第二步：在入射光辐照下，测量不同电流下的光计数率y(i)；第三步：计算重构出入射光谱x(λ)。采用本发明的可编程响应率的超导纳米线单像素光谱仪实现方法，不要额外的光学调制单元，也不需要探测器阵列，仅仅一个探测单元即可实现极弱光下的光谱测量。

技术领域

本发明涉及一种集成化的微型单像素光谱仪，特别涉及一种可编程响应率的超导纳米线单像素光谱仪，适用于极弱光下空间紧凑的光谱探测。

背景技术

极弱光下的光谱探测，需要单光子灵敏度的探测器。超导纳米线单光子探测器有很多优异的性能：宽光谱响应范围，低暗计数，高的动态范围以及易于实现片上光子集成。虽然超导纳米线单光子探测器有着很宽的光谱响应范围，但是其本身并没有光谱分辨能力，要制成光谱仪，目前的做法都是在探测器前安置额外的光学元件，这导致其体积庞大，无法满足一些紧凑型应用。

发明内容

针对上述现有技术的问题和不足，本发明的目的是提供一种可编程响应率的超导纳米线单像素光谱仪。

本发明采用如下技术方案：

可编程响应率的超导纳米线单像素光谱仪实现方法，测定超导纳米线单光子探测器的本征的波长-电流响应矩阵，测量不同电流下的光计数率和计算重构；所述方法包括以下步骤：

第一步：标定超导纳米线单光子探测器的本征波长-电流响应矩阵Φ(i,λ)；

第二步：在入射光辐照下，测量不同电流下的光计数率y(i)；

第三步：计算重构出入射光谱x(λ)。

进一步的，所述步骤一，将探测器偏置在不同的电流下，并且测量得到由不同波长光辐射的单位功率下的光子计数率，得到一个光谱响应矩阵Φ(i,λ)，这个矩阵是关于入射光波长和探测器偏置电流的函数，它的每一行表示不同电流下的光谱响应率，每一列表示不同波长下计数率随偏置电流的变化。

进一步的，所述步骤二，当标定好响应矩阵后，要测量入射光的光谱x(λ)，只要测量不同电流下的光计数率y(i)即可，所述测量过程描述为以下的线性方程组：

Φx＝y#(1)。

进一步的，所述步骤三，通过求解线性方程组(1)，得到x。

进一步的，所述线性方程组(1)的求解利用线性回归方法：

进一步的，步骤一中，标定波长-偏置电流响应矩阵是所述探测器本身的性质，与外在光源无关。

本发明的有益效果如下：

采用本发明的可编程响应率的超导纳米线单像素光谱仪实现方法，不要额外的光学调制单元，也不需要探测器阵列，仅仅一个探测单元即可实现极弱光下的光谱测量。本发明的方法能够实现一种全新的、和现有光谱仪均有所区别单像素光谱仪，它不要额外的光学调制单元或者探测器阵列，整个光谱仪仅仅包含一个探测器(因此命名为单像素光谱仪)。

附图说明

图1为本发明的测量的波长-偏置响应矩阵图；

图2为本发明的工作机制示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。