特表2024-538946光学検出器の性能を測定するための装置、および関連する測定方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-28
(54)【発明の名称】光学検出器の性能を測定するための装置、および関連する測定方法
(51)【国際特許分類】
G01J 1/00 20060101AFI20241018BHJP
【ＦＩ】
G01J1/00 B
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024519461
(86)(22)【出願日】2022-10-05
(85)【翻訳文提出日】2024-05-02
(86)【国際出願番号】 FR2022051879
(87)【国際公開番号】W WO2023073296
(87)【国際公開日】2023-05-04
(31)【優先権主張番号】2111515
(32)【優先日】2021-10-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520342828
【氏名又は名称】リンレッド
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】リリアン・マルチノー
【テーマコード（参考）】
2G065
【Ｆターム（参考）】
2G065AA04
2G065AA13
2G065AB09
2G065AB28
2G065BA09
2G065BA38
2G065BB02
2G065BB21
2G065BB28
2G065CA01
2G065CA15
2G065DA05
(57)【要約】
光学検出器（２０）の性能を測定するためのこの装置（１０）は、
－ クライオスタット（１７）と、
－ クライオスタット（１７）の内側に固定される、検出器（２０）を受けることが可能な保持器（１９）と、
－ 検出器（２０）の性能を測定するための手段と、
－ 検出器（２０）の波長域において保持器に達する可能性がある放射を制限することが可能な、保持器（１９）の周りに配置される遮蔽体（１２ａ～１２ｂ）と、
－ クライオスタット（１７）の開口部（１５）に挿入される、検出器（２０）の波長域におけるシングルモード光ファイバ（１６）と、
－ 光ファイバ（１６）に光束を生成することが可能なファイバ光源（２３）を内蔵する少なくとも１つの光束生成モジュール（５０）と、
を備える。
－ クライオスタット（１７）と、
－ クライオスタット（１７）の内側に固定される、検出器（２０）を受けることが可能な保持器（１９）と、
－ 検出器（２０）の性能を測定するための手段と、
－ 検出器（２０）の波長域において保持器に達する可能性がある放射を制限することが可能な、保持器（１９）の周りに配置される遮蔽体（１２ａ～１２ｂ）と、
－ クライオスタット（１７）の開口部（１５）に挿入される、検出器（２０）の波長域におけるシングルモード光ファイバ（１６）と、
－ 光ファイバ（１６）に光束を生成することが可能なファイバ光源（２３）を内蔵する少なくとも１つの光束生成モジュール（５０）と、
を備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光学検出器（２０）の性能を測定するための装置（１０）であって、－ 前記光学検出器（２０）をその予想動作条件に置くことが可能なクライオスタット（１７）であって、それを真空下に置きかつそれを冷却するための手段を備える、クライオスタット（１７）と、
－ 前記クライオスタット（１７）の内側に固定される、前記光学検出器（２０）を受けることが可能な保持器（１９）と、
－ 前記光学検出器（２０）の前記性能を測定するための手段と、
－ 前記光学検出器（２０）の波長域において前記保持器に達する可能性がある放射を制限することが可能な、前記保持器（１９）の周りに配置される遮蔽体（１２ａ～１２ｂ）と
を備える、測定装置（１０）において、
－ 前記光学検出器（２０）の前記波長域にあるシングルモード光ファイバ（１６）であって、前記光ファイバ（１６）が、前記クライオスタット（１７）の開口部（１５）に挿入され、かつ
前記遮蔽体（１２ａ～１２ｂ）の開口部に固定されて、前記光学検出器（２０）の全体または一部に光束を投射する第１の端（１４）と、
光束を受けるように意図される、前記クライオスタット（１７）の外部の第２の端（２２）と、
を備える、光ファイバ（１６）と、
－ 前記光ファイバ（１６）の前記第２の端（２２）に光束を生成することが可能なファイバ光源（２３、３３、４３）を内蔵する、前記光束を生成するための少なくとも２つのモジュール（５０～５２）と、
を備え、
前記光学検出器（２０）の前記性能を測定するための前記手段が、前記第２の端（２２）に受けられる前記光束に応じて前記性能を測定することが可能であり、前記第２の端（２２）に接続される前記モジュール（５０～５２）を交換することによって複数の別個の測定が行われ得ることを特徴とする、光学検出器（２０）の性能を測定するための装置。
【請求項2】
前記ファイバ光源（２３、３３、４３）が、発光ダイオード、スーパーコンティニューム光源、またはレーザから形成される、請求項１に記載の光学検出器（２０）の性能を測定するための装置。
【請求項3】
前記光ファイバ（１６）に、フッ素化ガラス、カルコゲナイドガラス、または多結晶材料から作られるコアが形成される、請求項１または２に記載の光学検出器（２０）の性能を測定するための装置。
【請求項4】
放射測定を行うために前記光ファイバ（１６）の前記第２の端（２２）に接続されるように意図される、前記モジュールの１つ（５０）が、－ 第１のフィーダ光ファイバ（２８）の内側に光束を生成するように意図されるファイバ光源（２３）と、
－ 前記光束を制限することが可能な光減衰器（２４）であって、前記第１のフィーダ光ファイバ（２８）と第２のフィーダ光ファイバ（２９）との間に接続される、減衰器（２４）と、
－ 前記第２のフィーダ光ファイバ（２９）の前記光束を第３のフィーダ光ファイバ（３０）および第４のフィーダ光ファイバ（３１）に分割することが可能な、前記第２のフィーダ光ファイバ（２９）に接続された光スプリッタ（２５）であって、前記第３のフィーダ光ファイバ（３０）は前記クライオスタット（１７）に挿入される前記光ファイバ（１６）の前記第２の端（２２）に接続される、光スプリッタ（２５）と、
－ 前記第４のフィーダ光ファイバ（３１）に接続され、かつ前記ファイバ光源（２３）および前記光減衰器（２４）の電力を制御して予想測定光度を得るために前記光スプリッタ（２５）の出力における前記光束を測定することが可能な、基準検出器（２６）と、
を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の光学検出器（２０）の性能を測定するための装置。
【請求項5】
残留磁気測定を行うために前記光ファイバ（１６）の前記第２の端（２２）に接続されるように意図される、前記モジュールの１つ（５１）が、－ 第１のフィーダ光ファイバ（２８）の内側に光束を生成するように意図されるファイバ光源（３３）と、
－ 前記第１のフィーダ光ファイバ（２８）と第２のフィーダ光ファイバ（２９）との間に接続される、前記光束を遮断することが可能な、光シャッタ（３５）と、
－ 前記第２のフィーダ光ファイバ（２９）の前記光束を第３のフィーダ光ファイバ（３０）および第４のフィーダ光ファイバ（３１）に分割することが可能な、前記第２のフィーダ光ファイバ（２９）に接続された光スプリッタ（２５）であって、前記第３のフィーダ光ファイバ（３０）は前記クライオスタット（１７）に挿入される前記光ファイバ（１６）の前記第２の端（２２）に接続される、光スプリッタ（２５）と、
－ 前記光スプリッタ（２５）の出力における前記光束を制御することが可能な、前記第４のフィーダ光ファイバ（３１）に接続される、基準検出器（３４）と、
を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の光学検出器（２０）の性能を測定するための装置。
【請求項6】
残留磁気測定を行うために前記光ファイバ（１６）の前記第２の端（２２）に接続されるように意図される前記光束生成モジュール（５１）が、前記ファイバ光源（３３）の電源を遮断することによって暗電流測定を行うためにも実装される、請求項５に記載の光学検出器（２０）の性能を測定するための装置。
【請求項7】
前記光ファイバ（１６）が、関心波長域において１．２から３．８の範囲の正規化周波数（Ｖ）を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の光学検出器（２０）の性能を測定するための装置。
【請求項8】
スペクトル応答測定を行うために前記光ファイバ（１６）の前記第２の端（２２）に接続されるように意図される、前記光束生成モジュールの１つ（５２）が、－ 第１のフィーダ光ファイバ（４４）の内側に光束を生成するように意図されるファイバ光源（４３）と、
－ 前記第１のフィーダ光ファイバ（４４）に接続される回折格子（４６）と、
－ 前記回折格子（４６）の出力に接続されるフィルタ（４７）と、
－ 前記フィルタ（４７）の出力に接続される第２のフィーダ光ファイバ（４８）と、
を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の光学検出器（２０）の性能を測定するための装置。
【請求項9】
請求項１から８のいずれか一項に記載の光学検出器（２０）の性能を測定するための装置を用いて光学検出器（２０）の性能を測定する方法であって、－ 前記クライオスタット（１７）の前記保持器（１９）に前記光学検出器（２０）を組み付けるステップ（６０）と、
－ 前記光学検出器（２０）の所望の動作真空準位に達するまで前記クライオスタット（１７）を真空下に置くステップ（６１）と、
－ 前記光学検出器（２０）の所望の動作温度に達するまで前記クライオスタット（１７）を冷却するステップ（６２）と、
－ 前記光ファイバ（１６）の前記第２の端（２２）に第１の光束生成モジュール（５０～５２）を接続するステップ（６３）と、
－ 前記光学検出器（２０）の前記性能を測定するステップ（６４）と、
－ 前記光ファイバ（１６）の前記第２の端（２２）から前記第１の光束生成モジュール（５０～５２）を分離するステップ（６５）と、
－ 前記光ファイバ（１６）の前記第２の端（２２）に第２の光束生成モジュール（５０～５２）を接続するステップ（６６）と、
－ 前記光学検出器（２０）の前記性能を測定するステップ（６７）と、
－ 室温に達するまで前記クライオスタット（１７）を加熱するステップ（７２）と、
－ 前記クライオスタット（１７）を周囲圧力下に戻して前記光学検出器（２０）を取り外すステップ（７３）と、
を含む、方法。
【請求項10】
－ 前記光ファイバ（１６）の前記第２の端（２２）に、放射測定を行う第１の光束生成モジュール（５０）を接続するステップ（６３）と、－ 前記光学検出器（２０）の放射測定ステップ（６４）と、
－ 前記光ファイバ（１６）の前記第２の端（２２）から前記第１の光束生成モジュール（５０）を分離するステップ（６５）と、
－ 前記光ファイバ（１６）の前記第２の端（２２）に、残留磁気測定を行う第２の光束生成モジュール（５１）を接続するステップ（６６）と、
－ 前記光学検出器（２０）の残留磁気を測定するステップ（６７）と、
－ 前記光学検出器（２０）の暗電流を測定するステップ（６８）と、
－ 前記光ファイバ（１６）の前記第２の端（２２）から前記第２の光束生成モジュール（５１）を分離するステップ（６９）と、
－ 前記光ファイバ（１６）の前記第２の端（２２）に、スペクトル応答測定を行う第３の光束生成モジュール（５２）を接続するステップ（７０）と、
－ 前記光学検出器（２０）のスペクトル応答を測定するステップ（７１）と、
を含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学検出器の性能を測定するための装置、および関連する測定方法に関する。より詳細には、本発明は、低温で動作する量子現象を実装する検出器であって、超低温に、典型的には５０から２００Ｋの範囲に、冷却されなければならない検出器に関する。
【0002】
本発明は、可視域における、近赤外、すなわち１から２．５マイクロメートルの範囲内の波長を有する赤外（「短波長赤外（Ｓｈｏｒｔ－Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ＩｎｆｒａＲｅｄ）」としてＳＷＩＲとも呼ばれる）、３から８マイクロメートルの範囲内の波長を有する中赤外（「中波長赤外（Ｍｉｄ－Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ＩｎｆｒａＲｅｄ）」としてＭＷＩＲとも呼ばれる）、および８から１４マイクロメートルの範囲内の波長を有する遠赤外（「長波長赤外（Ｌｏｎｇ－Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ＩｎｆｒａＲｅｄ）」としてＬＷＩＲとも呼ばれる）、における検出器の性能を測定するために適用されるものと意図される。
【0003】
したがって、本発明は、多数の検出器にかつ多数の別個の領域に対して適用されてよい。より詳細には、本発明は、例えば、宇宙分野の用途などの、極めて要求が多い用途のために意図される検出器の性能を特性化するために、高精度の測定を提供することを意図する。
【背景技術】
【0004】
量子型検出器の性能を特性化するために、特にそれが衛星に搭載される前に、
－ 放射測定、
－ 残留磁気測定、
－ 暗電流測定、および
－ スペクトル応答測定
などの、複数の異なる測定が実施されてよい。
－ 放射測定、
－ 残留磁気測定、
－ 暗電流測定、および
－ スペクトル応答測定
などの、複数の異なる測定が実施されてよい。
【0005】
放射測定は、検出器２０への入射光子の束に応じて検出器の出力レベル応答を測定することを意図する。この目的で、図１ａに例示されるように、放射テストベンチ１００が従来、およそ１マイクロメートルの発光ピークで擬似黒体発光法則を得ることを可能にする光源１０１を備える。
【0006】
典型的には、この光源１０１は、ほぼ２，７００ケルビンの色温度で数十ワットの光強度を有してよい。本発明の意味では、「色温度」は、熱作用によってのみ光を発する理想材料との比較によって光源を特性化する。そのような光源１０１は従来、抵抗体を形成する巻線を備える。しかしながら、この種類の光源１０１によって発生される光Ｌ１１は極めて不均一であり、遠視野では、光源１０１の抵抗体の巻線の形状による光変動を観察することが可能である。
【0007】
この欠点を是正するために、光源１０１の出力において積分球１０２が使用されて、より均一な光束Ｌ１２を得る。より正確には、この積分球１０２は、可調絞り１０３を通して光源１０１によって駆動される。実際、可調絞り１０３は、上記光源１０１の安定性を保証するために、光源１０１のための定電流を保ちつつ光子の量を調節することを可能にする。更に、可調絞り１０３は、積分球１０２の出力における光線の分布を変更しない。
【0008】
積分球１０２に侵入する光子の量を制御するために、積分球１０２に基準検出器１０４が設けられて、積分球１０２に存在する光子の量を測定する。基準検出器１０４によって探索および測定される光子の量に応じてコントローラ１１０が光源１０１の電力および絞り１０３の開口率を制御する。
【0009】
積分球１０２の出力における光束Ｌ１２は、その内壁が関心波長域における放射を吸収するように意図される熱化エンクロージャ１０５に侵入する。この熱化エンクロージャ１０５は、検出器２０の視角を制限することを可能にする遮蔽体１０６を組み込む。より正確には、積分球１０２によって直接伝送される光束だけが検出器２０に達するように、迷光束が遮蔽体１０６によって捕獲され、熱化エンクロージャ１０５の壁に吸収される。
【0010】
熱化エンクロージャ１０５の熱化は、壁の発光容量を制限することを可能にする。例えば、室温が実質的に２２℃である間エンクロージャは１２℃温度に維持できる。
【0011】
そのため、熱化エンクロージャ１０５の出力における光束Ｌ１３は、検出器２０に直接達する。検出器２０は、検出器２０の動作条件を再現するように意図されるクライオスタット１０７に埋め込まれる。例えば、宇宙用途のために、検出器２０は、極低温度で真空下で動作し得る。
【0012】
より正確には、クライオスタット１０７における真空準位は１０－５ｍｂａｒでよく、一方、クライオスタット１０７の温度は、短波長赤外検出器には１８０Ｋ近く、中波長赤外検出器には１５０Ｋと１１０Ｋとの間、および長波長赤外検出器には６０Ｋと１００Ｋとの間でよい。
【0013】
クライオスタット１０７内の光束Ｌ１３の伝搬を制限するために、検出器２０の周りにも遮蔽体１１２が設けられてよい。この放射テストベンチ１００に関して、遮蔽体１１２は、光束Ｌ１３を受け入れるために開口される。
【0014】
クライオスタット１０７と熱化エンクロージャ１０５との間に圧力差および温度差があれば、クライオスタット１０７は、熱化エンクロージャ１０５から絶縁される。光束Ｌ１３は、光学窓１１１を通ってクライオスタット１０７に侵入する。光学窓１１１と遮蔽体１１２との間に、クライオスタットは従来、検出器２０によって使用される波長域を通すだけのサイズに特に設定されるフィルタを備える。
【0015】
更に、検出器２０は従来、感応素子または画素のアセンブリを備える。従来、入射光子の束に応じてこれらの感応素子の出力レベルを測定することが所望される。この目的で、検出器２０の出力レベルの測定を行う前に光束Ｌ１３の受入れの中心点Ｐ１０を、この中心点Ｐ１０が検出器２０の中心に配置されるように調節するために、検出器２０は、変位部材１０９を用いて移動保持器１０８に組み付けられる。
【0016】
放射測定を行うために、図１ｂに例示される第１のステップ１２０で、オペレータがはじめにクライオスタット１０７の移動保持器１０８に検出器２０を組み付ける。オペレータは次いで、第２のステップ１２１の間、クライオスタット１０７を真空下に置くことを制御する。
【0017】
所望の真空準位が高ければ、このクライオスタット１０７を真空下に置くことは、特に長く、従来は４～８時間の間にわたって続き、その期間の間に圧力および温度の頻繁な制御が行われなければならない。所望の真空準位に達すると、第３のステップ１２２で、クライオスタット１０７は所望の温度に冷却される。このクライオスタット１０７の冷却の第３のステップ１２２は、一般に１～３時間の間にわたって続く。
【0018】
これらのクライオスタット１０７の準備のステップが完了されると、ステップ１２３で、オペレータは、様々な感応素子に対して様々な放射測定を行う。
【0019】
この目的で、オペレータは、光束Ｌ１３の受入れの中心点Ｐ１０を、この中心点Ｐ１０が検出器２０の中心に配置されるように調節するために、移動保持器１０８の変位を制御する。感応素子Ｐ１０の出力レベルの測定は次いで、絞り１０３の開口を変化させることによって、複数の光子量に対して行われる。
【0020】
そのため、検出器２０の全ての感応素子の出力レベルを測定するために測定が次々と行われる。典型的には、これらの測定は合わせて、オペレータにとってほぼ１日の操作を必要とする。
【0021】
測定の終了時に、ステップ１２４で、クライオスタット１０７が室温に戻るように温度が徐々にかつゆっくりと上げられなければならない。検出器の物理的完全性を保護するために、このステップ１２４は、圧力および温度の頻繁な制御が行われなければならないほぼ１日の操作を必要とする。最後のステップ１２５は真空準位を上げることを含み、その後、放射テストベンチ１００からクライオスタット１０７を取り外すことが可能となる。全体的に、ステップ１２０から１２５は合わせて、オペレータにとってほぼ１週間の操作を必要とする。
【0022】
放射テストベンチ１００において検出器２０の性能が得られる前または後に、この検出器２０は、別のテストベンチ、例えば図２ａに例示されるものなどの、残留磁気テストベンチ２００で分析できる。この目的で、クライオスタット１０７が放射テストベンチ１００から取り外されて残留磁気テストベンチ２００に設けられる。
【0023】
残留磁気テストベンチ２００への検出器２０を組み込んだクライオスタット１０７の設置に先立ち、クライオスタット１０７の遮蔽体１１２に組み付けられたフィルタが変更されてよい。
【0024】
残留磁気測定は、検出器の画像へのシーンの時間変動の効果を観察することを意図する。この目的で、検出器によって以前に取り込まれた画像が読み出されている画像に影響する（残留磁気効果）かどうか、および読出し中に積分を行う検出器に対しては、検出器によって積分されている画像が読み出されている画像に影響する（残留磁気前効果）かどうかが調査される。
【0025】
この測定を行うために、制御された時間変動を有する光強度を有する光源２０１を使用することが必要である。そのため、光源２０１は、１ミリ秒のオーダーの応答時間で光源２０１の出力を閉じることが可能な機械シャッタ２０２と関連付けられる。
【0026】
光源２０１は、放射テストベンチ１００の光源１０１と同一でよい。
【0027】
残留磁気測定を行うために、図２ｂに例示される第１のステップ２２０で、オペレータがはじめに残留磁気テストベンチ２００にクライオスタット１０７を組み付ける。オペレータは次いで、第２のステップ２２１で、クライオスタット１０７を真空下に置くことを、および第３のステップ２２２で、クライオスタット１０７を冷却することを制御する。
【0028】
これらのクライオスタット１０７の準備のステップが完了されると、ステップ２２３で、オペレータは、異なる残留磁気測定を行う。この目的で、オペレータは、シャッタ２０２の閉鎖時間の間に変更される複数の連続画像の取得を制御し、そしてオペレータは、取得画像を基準画像と比較して取得画像への残留磁気前または残留磁気効果を検出する。残留磁気効果は、取得画像が以前の画像の影響に関連するアーチファクトを呈するときに現れる一方で、残留磁気前効果は、読出し中に積分を行う検出器に対して、読み出されている画像が積分されている画像（ＩＷＲ、「読み出しながら積分する（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｗｈｉｌｅ Ｒｅａｄ）」、モードで取得）の影響に関連するアーチファクトを呈するときに現れる。
【0029】
放射テストベンチ１００に対してと同じように、残留磁気測定が完了されると、オペレータは、ステップ２２４で、クライオスタット１０７の温度の増加を、およびステップ２２５で、圧力上昇を制御する。全体的に、ステップ２２０から２２５は合わせて、オペレータにとって数日の操作を必要とする。
【0030】
残留磁気テストベンチ２００で検出器２０の性能が得られる前または後に、この検出器２０は、図３ａに例示されるものなどの、暗電流テストベンチ３００で分析されてよい。この目的で、クライオスタット１０７が残留磁気テストベンチ２００から取り外されて暗電流ベンチ３００に設けられる。
【0031】
暗さ測定または暗電流測定は、検出器２０の暗電流、すなわち、磁束が存在しない検出器２０に集積された部品の漏れ電流を測定することを意図する。暗電流レベルは、検出器性能に影響する。実際、暗電流が高いほど、欠陥画素の数が高く、暗電流雑音が検出器２０の一般雑音に一層影響を与える。
【0032】
したがって、暗電流測定は、検出器２０の動作温度を部分的に設定する。暗電流を測定するために、テストベンチから発する磁束に固有の電流は、測定されるべき暗電流に対して無視できるものでなければならない。
【0033】
したがって、この測定中に温度を変化させて、厳密に測定暗電流がバックグラウンド磁束から形成されないことを確実にすることも重要である。
【0034】
この目的で、暗電流ベンチ３００への検出器２０を組み込んだクライオスタット１０７の設置に先立ち、検出器２０を絶縁するために、フィルタがクライオスタット１０７の遮蔽体１１２から取り外されてシャッタ３１３と置き換えられる。更に、光学窓１１１は、不透明カバー３１１でも覆われて検出器２０を更に絶縁してもよい。
【0035】
これらの２つの光絶縁レベルは、クライオスタット１０７の温度を変化させることによって検出器２０の感応素子の漏れ電流を測定することを可能にする。
【0036】
この目的で、図３ｂに例示されるように、オペレータが同じく、第１のステップ３２０で、クライオスタット１０７に検出器２０を組み付け、次いで第２のステップ３２１で、クライオスタット１０７を真空下に置くことを、および第３のステップ３２２で、クライオスタット１０７を冷却することを制御しなければならない。ステップ３２３で、各感応素子の漏れ電流の測定を行った後に、オペレータは、ステップ３２４で、クライオスタット１０７の温度の増加を、およびステップ３２５で、圧力上昇を制御する。全体的に、ステップ３２０から３２５は合わせて、やはりオペレータにとってほぼ１週間の操作を必要とする。
【0037】
最後のテストベンチは、検出器２０のスペクトル応答を得ることを意図する。スペクトル応答の測定は、検出器２０の画素の波長応答を得ることを可能にする。実際、使用される技術が何であれ、検出器２０の応答は、波長に応じて均一ではない。それは、多くの技術的パラメータに依存し得る。
【0038】
特に検出器２０の前に光学フィルタが使用されることが所望されるときに、スペクトル応答を知ることがしばしば必要である。したがって、所望の用途に応じて或る波長がフィルタリングされるべきであるか否かを予想することが可能である。
【0039】
スペクトル応答測定を行うために、単色光束Ｌ４２の波長が変化されなければならず、既知のスペクトル応答を有する基準検出器４０４の応答に対する検出器２０の応答の比率が測定されなければならない。
【0040】
この目的で、図４ａに例示されるように、スペクトル応答テストベンチ４００が従来、その光束がコントローラ４１０によって波長変調される光源４０１を備える。光源４０１は、放射テストベンチ１００の光源１０１と同一でよい。
【0041】
光源４０１によって発生される光束Ｌ４１は、単色光束Ｌ４２を得ることを可能にする回折格子４１４に伝送される。単色光束Ｌ４２は次いで、積分球４０２に挿入される前に、回折格子４１４の高次の影響を排除するために、フィルタ４１５によって処理される。この積分球４０２は、基準検出器４０４に対する光束の他に検出器２０に対する光束Ｌ４４を発生させることを可能にする。この目的で、検出器のクライオスタット１０７は、開いている遮蔽体１１２、および同じく開いた光学窓１１１を備える。可能であれば遮蔽体１１２にフィルタが組み付けられてよい。
【0042】
スペクトル応答テストベンチ４００を使用するために、オペレータが更に、図４ｂに例示されるように、第１のステップ４２０で、クライオスタット１０７に検出器２０を組み付け、次いで第２のステップ４２１で、クライオスタット１０７を真空下に置くことを、および第３のステップ４２２で、クライオスタット１０７を冷却することを制御しなければならない。ステップ４２３で、スペクトル応答測定を行った後に、オペレータは、ステップ４２４で、クライオスタット１０７の温度の増加を、およびステップ４２５で、圧力上昇を制御する。全体的に、ステップ４２０から４２５は合わせて、やはりオペレータにとっておよそ１週間の操作を必要とする。
【0043】
したがって、検出器２０を完全に特性化するために、クライオスタット１０７はベンチ１００、２００、３００および４００間で搬送され、１人または複数のオペレータが全てのステップ１２０～１２５、２２０～２２５、３２０～３２５および４２０～４２５を実施しなければならない。したがって検出器２０の完全特性化は、現在はオペレータにとってほぼ１カ月の作業を必要とする。
【0044】
更に、これらの異なるテストベンチ１００、２００、３００および４００は著しいバルクも有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0045】
したがって本発明の技術的問題は、より簡単かつより迅速に、放射測定、残留磁気測定、暗電流測定およびスペクトル応答測定などの、複数の別個の測定で検出器を特性化することである。
【課題を解決するための手段】
【0046】
この技術的問題に対処するために、本発明は、検出器を移動させることなく異なる測定を行うことを可能にする単一のテストベンチを提供する。この目的で、検出器はクライオスタット内に設けられ、クライオスタットは、光ビームを検出器の前に伝送するように意図される、内部に貫通したシングルモード光ファイバを有する。
【0047】
シングルモード光ファイバは、２つの端、すなわち、クライオスタットの内側に設けられる第１の端、ならびにクライオスタットの外側に設けられ、かつ、放射測定、残留磁気測定、暗電流測定およびスペクトル応答測定などの、複数の別個の測定を行うために、ファイバ光源を内蔵する複数の光束生成モジュールが接続され得る第２の端を備える。
【0048】
この目的で、第１の態様によれば、本発明は、光学検出器の性能を測定するための装置であって、
－ 検出器を予想動作条件に置くことが可能なクライオスタットであり、それを真空下に置きかつそれを冷却するための手段を備える、クライオスタットと、
－ 検出器性能を測定するための手段と、
－ クライオスタットの内側に固定される、検出器を受けることが可能な保持器と、
－ 検出器の波長域において保持器に達することが可能な放射を制限するように保持器の周りに配置される遮蔽体と
を備える、装置に関する。
－ 検出器を予想動作条件に置くことが可能なクライオスタットであり、それを真空下に置きかつそれを冷却するための手段を備える、クライオスタットと、
－ 検出器性能を測定するための手段と、
－ クライオスタットの内側に固定される、検出器を受けることが可能な保持器と、
－ 検出器の波長域において保持器に達することが可能な放射を制限するように保持器の周りに配置される遮蔽体と
を備える、装置に関する。
【0049】
本発明は、測定装置が
－ 検出器の動作波長域にあるシングルモード光ファイバであり、クライオスタットの開口部に挿入され、かつ
遮蔽体の開口部に固定されて、検出器の全体または一部に光束を投射する第１の端と、
光束を受けるように意図される、クライオスタットの外部の第２の端と、
を備える、光ファイバと、
－ 光ファイバの第２の端に光束を生成することが可能なファイバ光源を内蔵する少なくとも２つの光束生成モジュールと、
を備え、
検出器性能を測定するための手段が、第２の端に受け入れられる光束に応じて上記性能を測定することが可能であり、第２の端に接続されるモジュールを交換することによって複数の別個の測定が行われ得ることを特徴とする。
－ 検出器の動作波長域にあるシングルモード光ファイバであり、クライオスタットの開口部に挿入され、かつ
遮蔽体の開口部に固定されて、検出器の全体または一部に光束を投射する第１の端と、
光束を受けるように意図される、クライオスタットの外部の第２の端と、
を備える、光ファイバと、
－ 光ファイバの第２の端に光束を生成することが可能なファイバ光源を内蔵する少なくとも２つの光束生成モジュールと、
を備え、
検出器性能を測定するための手段が、第２の端に受け入れられる光束に応じて上記性能を測定することが可能であり、第２の端に接続されるモジュールを交換することによって複数の別個の測定が行われ得ることを特徴とする。
【0050】
本発明の意味では「ファイバ光源」は、その生成される光ビームが、光源と関連付けられる光ファイバのモードと結合される光源である。このファイバ光源は、例えば、発光ダイオード、スーパーコンティニューム光源またはレーザでよい。非線形光伝送特性を有する材料へレーザビームを向けた結果、材料を通るレーザビームの走行がレーザビームのスペクトルを変更することによって、スーパーコンティニューム光源が得られる。
【0051】
ファイバ光源とは、光ファイバとの光源の結合を意味し、一次光源から発する光束は、光ファイバの内側をファイバ出力まで導かれる。光源とファイバとの間の結合は、２つの部品の配列によっておよび／または中間部品（レンズ、プリズム．．．）を用いて行われてよい。
【0052】
本発明は、したがって、光束を生成するためのモジュールを用いて光ファイバに注入される上記光束を変更することによって、クライオスタット内で検出器を移動させることなく、かつそれを繰り返し真空下に置くことを必要とすることなく複数の測定を行うことを可能にする。結果として、光束変化の間クライオスタットが同じテストベンチにかつ同じ状態にとどまることができるので、多数の圧力上昇／低下のおよび温度上昇／低下の段階を実施することはもはや必要でない。
【0053】
本発明は、したがって、放射測定およびスペクトル応答テストベンチの嵩張る要素、すなわち、光源および積分球を、ファイバ光源およびシングルモード光ファイバを内蔵するモジュールと置き換えることを含む。
【0054】
実際、ファイバ光源、例えば発光ダイオードによって発生される光束は従来、現状技術の光源より低い電力およびその構造に起因する不均一な空間分布を有する。積分球を使用して均一化を行うことが可能と考えられる。しかしながら、積分球の使用は著しい電力損失をもたらし、それゆえ所望の電力レベルを得ることは困難である。
【0055】
この問題を解決するために、本発明は、ファイバ光源から発する光束を空間的にフィルタリングし、光度を失うことなく、その出力において、例えばガウスビームの形態の均一な発散を可能にする、シングルモード光ファイバを使用することを提供する。
【0056】
したがって、光ファイバのシングルモード特性は、不均一性を補正することを可能にし、その結果、シングルモード光ファイバの出力において、検出器に伝送される光束は現状技術に使用される光束と同等となる。
【0057】
公知であるように、光ファイバのシングルモード特性は、以下の関係に従って、正規化周波数（Ｖ）が１から２．４０５のオーダーとなるように光ファイバのステップインデックス（ＮＡ）およびコアの直径（ａ）を選択することによって得られる：
【0058】
【数1】
【0059】
式中λは検出器の関心波長に相当する。
【0060】
本発明の意味では、「シングルモード」光ファイバは、関心波長域において１．２から３．８の範囲の正規化周波数（Ｖ）を有する光ファイバである。実際、この正規化周波数域において、波長域の大部分がシングルモード挙動を有し、光ファイバは、外部光束の結合をほとんど受けない。したがって、光ファイバは、外乱からの効率的な絶縁を提供する。
【0061】
光ファイバの使用は他の利点も有する。
【0062】
実際、光ファイバは、外部放射を非常に効率的にフィルタリングすることおよび検出器の関心波長域における光束の伝送を支持することが可能な光シースを有するように選択されてもよい。したがって、中波長または長波長赤外における用途には、シリカコアを持つ光ファイバは、シリカの吸収により最適でない。
【0063】
好ましくは、光ファイバは、フッ素化ガラスから、例えばＺｂｌａｎ、カルコゲナイド、または塩化銀もしくは臭化銀などの多結晶材料から作られるコアが形成される。Ｚｂｌａｎは、その名前がフッ素化ガラスに含まれる元素、特にジルコニウム、バリウム、ランタン、アルミニウムおよびナトリウムに由来し、それは、３から８マイクロメートルの範囲内の波長を有する、中波長赤外における用途のために高性能を有する。カルコゲナイドガラス光ファイバは、赤外における広い透明領域および有意な非線形光学特性を有する。したがって、カルコゲナイドガラス光ファイバは、中波長赤外および長波長赤外における用途のために適合される。コアが多結晶材料から作られる光ファイバが広く開発されており、それらは、それゆえに比較的低コストを有し、全ての赤外域における検出器に伝送される光ビームの均一性を確実にすることを可能にする。
【0064】
更に、光ファイバは、温度または圧力損失のリスクを制限するために開口部を非常に小さくしてクライオスタットに組み込まれてよい。
【0065】
更に、光ファイバの使用は、電気通信から発する集積光機能を使用することを可能にする。
【0066】
したがって、放射測定を行うために、光ファイバの第２の端に接続されるように意図される、光束生成モジュールの１つが、
－ 第１のフィーダ光ファイバの内側に光束を生成するように意図されるファイバ光源と、
－ 第１のフィーダ光ファイバと第２のフィーダ光ファイバとの間に接続される、光束を制限することが可能な、光減衰器と、
－ 第２のフィーダ光ファイバの光束を第３および第４のフィーダ光ファイバに分割することが可能な、第２のフィーダ光ファイバに接続された光スプリッタであって、第３のフィーダ光ファイバはクライオスタットに挿入される光ファイバの第２の端に接続される、光スプリッタと、
－ ファイバ光源のおよび光減衰器の電力を制御して予想測定光度を得るために光スプリッタの出力における光束を測定することが可能な、第４のフィーダ光ファイバに接続される基準検出器と
を備える。
－ 第１のフィーダ光ファイバの内側に光束を生成するように意図されるファイバ光源と、
－ 第１のフィーダ光ファイバと第２のフィーダ光ファイバとの間に接続される、光束を制限することが可能な、光減衰器と、
－ 第２のフィーダ光ファイバの光束を第３および第４のフィーダ光ファイバに分割することが可能な、第２のフィーダ光ファイバに接続された光スプリッタであって、第３のフィーダ光ファイバはクライオスタットに挿入される光ファイバの第２の端に接続される、光スプリッタと、
－ ファイバ光源のおよび光減衰器の電力を制御して予想測定光度を得るために光スプリッタの出力における光束を測定することが可能な、第４のフィーダ光ファイバに接続される基準検出器と
を備える。
【0067】
結果として、低バルク光学素子を限定的に実装することによって、現状技術の放射テストベンチで実施される放射測定と同程度効率的な放射測定を行うことが可能である。
【0068】
残留磁気測定を行うために、光ファイバの第２の端に接続されるように意図される、光束生成モジュールの１つが、
－ 第１のフィーダ光ファイバの内側に光束を生成するように意図されるファイバ光源と、
－ 光束を遮断することが可能な光シャッタであり、第１のフィーダ光ファイバと第２のフィーダ光ファイバとの間に接続される、シャッタと、
－ 第２のフィーダ光ファイバの光束を第３および第４のフィーダ光ファイバに分割することが可能な、第２のフィーダ光ファイバに接続された光スプリッタであって、第３のフィーダ光ファイバはクライオスタットに挿入される光ファイバの第２の端に接続される、光スプリッタと、
－ 光スプリッタの出力における光束を制御することが可能な、第４のフィーダ光ファイバに接続される基準検出器と
を備える。
－ 第１のフィーダ光ファイバの内側に光束を生成するように意図されるファイバ光源と、
－ 光束を遮断することが可能な光シャッタであり、第１のフィーダ光ファイバと第２のフィーダ光ファイバとの間に接続される、シャッタと、
－ 第２のフィーダ光ファイバの光束を第３および第４のフィーダ光ファイバに分割することが可能な、第２のフィーダ光ファイバに接続された光スプリッタであって、第３のフィーダ光ファイバはクライオスタットに挿入される光ファイバの第２の端に接続される、光スプリッタと、
－ 光スプリッタの出力における光束を制御することが可能な、第４のフィーダ光ファイバに接続される基準検出器と
を備える。
【0069】
従来の残留磁気テストベンチと逆に、この実施形態は、機械シャッタの代わりに光または音響光学シャッタを使用することを可能にする。ここで、光または音響光学シャッタが１マイクロ秒のオーダーの応答時間を呈するのに対し、機械シャッタは例えば、１ミリ秒のオーダーの応答時間を有する。したがって残留磁気測定はより正確となることができる。
【0070】
更に、次いで実装される光束生成モジュールは、ファイバ光源の電源を遮断することによって暗電流の測定を行うために使用されてよい。実際、正規化周波数（Ｖ）が関心波長域において１．５から３の範囲である光ファイバを使用することによって、周囲光の光束の波長は、光ファイバと結合できない。したがって、カバーを使用することは必要でない。
【0071】
スペクトル応答測定を行うために、光ファイバの第２の端に接続されるように意図される、光束生成モジュールの１つが、
－ 第１のフィーダ光ファイバの内側に光束を生成するように意図されるファイバ光源と、
－ 第１のフィーダ光ファイバに接続される回折格子と、
－ 回折格子の出力に接続されるフィルタと、
－ 第２のフィルタの出力に接続される第２のフィーダ光ファイバと
を備える。
－ 第１のフィーダ光ファイバの内側に光束を生成するように意図されるファイバ光源と、
－ 第１のフィーダ光ファイバに接続される回折格子と、
－ 回折格子の出力に接続されるフィルタと、
－ 第２のフィルタの出力に接続される第２のフィーダ光ファイバと
を備える。
【0072】
したがって、放射測定、残留磁気測定、暗電流測定およびスペクトル応答測定は、クライオスタットに挿入される光ファイバに接続されるファイバ光源によって実施でき、その結果２つの測定間に検出器を移動させることは必要でない。
【0073】
したがって、１つの測定から他方に移るために、クライオスタットの真空準位または温度を変更する必要はなく、動作モードおよび／または光束生成モジュールを変えることで十分である。したがって本装置は、全ての必要とされる測定を簡略的に行うことを可能にする。
【0074】
したがって、第２の態様によれば、本発明は、上述したものの種類の測定装置を用いて光学検出器の性能を測定する方法に関する。この方法は、
－ クライオスタット保持器に、その性能が測定されることが所望される検出器を組み付けるステップと、
－ 検出器のための所望の動作真空準位に達するまでクライオスタットを真空下に置くステップと、
－ 検出器の所望の動作温度に達するまでクライオスタットを冷却するステップと、
－ 光ファイバの第２の端に第１の光束生成モジュールを接続するステップと、
－ 検出器性能を測定するステップと、
－ 光ファイバの第２の端から第１のモジュールを分離するステップと、
－ 光ファイバの第２の端に第２の光束生成モジュールを接続するステップと、
－ 検出器性能を測定するステップと、
－ 室温に達するまでクライオスタットを加熱するステップと、
－ クライオスタットを周囲圧力下に戻して検出器を取り外すステップと
を含む。
－ クライオスタット保持器に、その性能が測定されることが所望される検出器を組み付けるステップと、
－ 検出器のための所望の動作真空準位に達するまでクライオスタットを真空下に置くステップと、
－ 検出器の所望の動作温度に達するまでクライオスタットを冷却するステップと、
－ 光ファイバの第２の端に第１の光束生成モジュールを接続するステップと、
－ 検出器性能を測定するステップと、
－ 光ファイバの第２の端から第１のモジュールを分離するステップと、
－ 光ファイバの第２の端に第２の光束生成モジュールを接続するステップと、
－ 検出器性能を測定するステップと、
－ 室温に達するまでクライオスタットを加熱するステップと、
－ クライオスタットを周囲圧力下に戻して検出器を取り外すステップと
を含む。
【0075】
好ましくは、４つの別個の測定が行われ、そのため本方法は、
－ 光ファイバの第２の端に、放射測定を行う第１の光束生成モジュールを接続するステップと、
－ 検出器の放射測定ステップと、
－ 光ファイバの第２の端から第１の光束生成モジュールを分離するステップと、
－ 光ファイバの第２の端に、残留磁気測定を行う第２の光束生成モジュールを接続するステップと、
－ 検出器の残留磁気を測定するステップと、
－ 検出器の暗電流を測定するステップと、
－ 光ファイバの第２の端から第２の光束生成モジュールを分離するステップと、
－ 光ファイバの第２の端に、スペクトル応答測定を行う第３の光束生成モジュールを接続するステップと、
－ 検出器のスペクトル応答を測定するステップと
を含む。
－ 光ファイバの第２の端に、放射測定を行う第１の光束生成モジュールを接続するステップと、
－ 検出器の放射測定ステップと、
－ 光ファイバの第２の端から第１の光束生成モジュールを分離するステップと、
－ 光ファイバの第２の端に、残留磁気測定を行う第２の光束生成モジュールを接続するステップと、
－ 検出器の残留磁気を測定するステップと、
－ 検出器の暗電流を測定するステップと、
－ 光ファイバの第２の端から第２の光束生成モジュールを分離するステップと、
－ 光ファイバの第２の端に、スペクトル応答測定を行う第３の光束生成モジュールを接続するステップと、
－ 検出器のスペクトル応答を測定するステップと
を含む。
【0076】
本発明は、以下の説明を読むことでよく理解され、その詳細は単に一例として与えられ、同一の参照符号が同一の要素に関する、添付の図面との関連で展開される。
【図面の簡単な説明】
【0077】
【図1a】現状技術の放射テストベンチの簡略表現である。
【図2a】現状技術の残留磁気テストベンチの簡略表現である。
【図3a】現状技術の暗電流テストベンチの簡略表現である。
【図4a】現状技術のスペクトルテストベンチの簡略表現である。
【図5】本発明の一実施形態に係る光学検出器の性能を測定するための装置の簡略表現である。
【図15】本発明の方法の一実施形態に係る放射測定の、残留磁気測定の、暗電流測定の、およびスペクトル測定の実装のステップの例示である。
【発明を実施するための形態】
【0078】
図５に例示されるように、本発明は、光学検出器２０の性能を特性化することを可能にする試験装置１０を目的とする。この目的で、光学検出器２０は、保持器１９を用いてクライオスタット１７に組み付けられる。保持器１９は、検出器２０が組み付けられる電子回路を受けるように意図されるプレートから形成されてよい。したがって、保持器１９は、検出器２０のアセンブリの電子回路のための電源コネクタを受けてよい。
【0079】
この保持器１９は、脚１８を用いてクライオスタット１７の内壁に結合される。典型的には、４つの脚１８が保持器プレート１９の４つの角に配置される。検出器２０の電力供給および情報帰還信号を伝達するために、クライオスタット１７は従来、図５に図示されない、一組のコネクタによって交差される。そのため、検出器２０が保持器１９に組み付けられると、後者は、検出器２０の使用中に予想される条件でのその動作と同様に給電および制御され得る。
【0080】
例えば、検出器２０は、検出器２０が極低温かつ超高真空準位で動作する宇宙用途のために意図され得る。そのため、クライオスタットは、検出器２０をその予想動作条件に置くことを可能にする、それを真空下に置き、それを冷却するための手段を備える。
【0081】
電源のおよび検出器性能の測定の装置は、クライオスタット１７を冷却しかつ真空下に置くための手段とともに、従来クライオスタット１７の外側に配置される。
【0082】
検出器２０の周りに、クライオスタット１７は、検出器２０の波長域において保持器１９に達することが可能な放射を制限するように意図される遮蔽体を備える。図５の例では、遮蔽体は、２つの部分で形成される。平行六面体または円筒部１２ａがクライオスタット１７の内壁にまたは保持器１９に取り付けられる。より詳細には、遮蔽体の平行六面体または円筒部１２ａは、脚１８が取り付けられるクライオスタットの内壁に関して保持器１９の高さを超えて延びる。この第１の平行六面体または円筒部１２ａの上に、第２の角錐または円錐部１２ｂが検出器２０を越えて設けられる。この角錐または円錐部１２ｂの頂点に、遮蔽体は、光ファイバ１６の第１の端１４を受け入れる開口部を有する。この光ファイバ１６は、遮蔽体の角錐または円錐部１２ｂの開口部の前に配置される、クライオスタットの開口部１５も通り抜ける。
【0083】
もちろん、遮蔽体の形状は、本発明を変えることなく変化し得る。例えば、遮蔽体は、検出器２０の前に小寸法の開口部を形成することを可能にするテーパ部分または任意の他の形状が頂部となる第１の円筒部分を備えてよい。実際、本発明は、クライオスタット１７の遮蔽体に２つの別個の役割を与える：
－ クライオスタット１７に存在する望ましくない光束を遮断する第１の役割、および
－ 検出器２０の前に光ファイバ１６の第１の端１４を位置決めする第２の役割。
－ クライオスタット１７に存在する望ましくない光束を遮断する第１の役割、および
－ 検出器２０の前に光ファイバ１６の第１の端１４を位置決めする第２の役割。
【0084】
実際、光ファイバ１６の第１の端１４は、この第１の端１４から出てくる光束が主に検出器２０の焦点面をカバーするように配置されなければならない。この目的で、クライオスタット寸法は、光ファイバ１６のこの第１の端１４の案内の必要性に適合されなければならない。例えば、クライオスタット１７の容積は、２５０ｃｍ３から１，０００ｃｍ３の範囲にあってよい。それによって、クライオスタット１７の容積は、現状技術のクライオスタットの容積より３倍大きくてよく、この容積は、使用される光ファイバ１６の種類におよび第１の端１４のレベルのその開口数に依存する。開口数は、ファイバの入力において受光錐を、およびファイバの出力において伝搬錐を特性化する。例えば、光ファイバ１６の開口数は、シングルモードで０．１と０．４との間で選択されてよい。
【0085】
好ましくは、クライオスタット１７の内壁の、遮蔽体１２ａおよび１２ｂの、保持器１９の、ならびに脚１８の材料は、検出器２０が真空下に置かれるときに分子の脱着を制限するように選択される。同様に、クライオスタット１７の開口部１５は、好ましくは光ファイバ１６の直径に適合されて、クライオスタット１７への迷光束の取込みを制限する。
【0086】
より詳細には、光ファイバ１６は、主に検出器２０の波長域にあるシングルモード光ファイバである。光ファイバ１６のこのシングルモード特性は、光ファイバが好ましくは関心波長域において１．２から３．８の範囲の正規化周波数を有することを示す。例えば、光ファイバは、Ｚｂｌａｎから、カルコゲナイドガラスから、または多結晶材料から作られるコアが形成されてよい。更に、光ファイバ１６は、特に検出器２０への迷光束の伝送のリスクを制限するように選択されるシース、例えばアクリレートシースで覆われてよい。シースは、光ファイバ１６と同じ材料に基づいて形成されてもよく、この材料は、それゆえ、伝送窓を画定することを可能にするドーパント、したがって光ファイバ１６が使用され得るスペクトルバンドと関連付けられる。
【0087】
正規化周波数が検出器２０の関心波長域において１．２から３．８の範囲である光ファイバを使用することによって、光ファイバ１６は特に、その端の一方からの外部漂遊磁束の取込みを受けにくくなるが、これは、これらの漂遊磁束が、光ファイバ１６と結合されることが可能な波長と明らかに別個の波長を有するからである。更に、シースは、光ファイバ１６の端の外側の漂遊磁束の積分のリスクを制限する。
【0088】
光ファイバ１６の内側で光束を伝送するために、光ファイバ１６の第２の端２２が、ファイバ光源２３、３３、４３から光束を受けるように意図される。
【0089】
このファイバ光源は好ましくは、所望される測定に応じて使用される光束生成モジュールに組み込まれる。したがって、検出器２０はクライオスタット１７に組み付けられてよく、光ファイバの第２の端２２は、所望される測定に応じて光束生成モジュールを受けてよい。
【0090】
光ファイバ１６の第２の端２２に光束を伝送するように意図されるこのファイバ光源は、例えば発光ダイオード、スーパーコンティニューム光源、またはレーザ光源から形成される。
【0091】
放射測定が行われることが所望されるとき、図６に例示されるように、光束生成モジュール５０は例えば、第１のフィーダ光ファイバ２８に接続されたファイバ光源２３を備える。このフィーダ光ファイバは、第１のフィーダ光ファイバ２８にわたって伝送される光束を制限することを可能にする光減衰器２４に接続される。減衰器２４の出力において、光減衰器２４の出力における光束を光スプリッタ２５に伝送するために第２のフィーダ光ファイバ２９が実装される。この光スプリッタ２５は、２つの出力：第３のフィーダ光ファイバ３０に接続され、それ自体は光ファイバ１６の第２の端２２に接続される、第１の出力と、基準検出器２６に接続される第４のフィーダ光ファイバ３１と、を備える。
【0092】
コントローラ１１が、基準検出器２６によって測定される所望の光子量に応じてファイバ光源２３の電力および光減衰器２４の減衰率を制御する。
【0093】
ファイバ光源２３の出力において、光ファイバ２３に生成される光束のスペクトル分布が図９に例示される。図９～図１４において、ファイバ出力における光束のスペクトル分布は、ナノメータの波長に対してＷ／ｃｍ２で図示される。このスペクトル分布は、分光放射計型の装置によって測定されてよい。更に、ファイバ出力における光束のこのスペクトル分布は、「エネルギー束のスペクトル密度」という語としても知られている。
【0094】
図９の例では、ファイバ光源２３のおよび光ファイバ２８の使用は既に、特に関心波長域の中央を占めかつ非常に許容可能な光度を有する光束を得ることを可能にする。
【0095】
光減衰器を越えた後に、クライオスタット１７における光ファイバ１６の出力における光束Ｌ１が図１０に例示される。この光束Ｌ１がそのスペクトル幅を保ったが低下した光強度を有することを観察できる。クライオスタット内のこの光束Ｌ１の伝搬の後、検出器２０において測定される光束が図１１に例示される。ここでも、検出器２０において測定される光束は、非常に正確なスペクトル幅を保ったが、ただその光度の一部を失った。
【0096】
そのため、ファイバ光源２３のおよびファイバ光源２３の伝送モードに適合される光ファイバ２８、２９、３０、１６の使用は、要素が非常に小さいバルクを有する光束を効率的に伝送することを可能にする。比較として、図１２は、図１ａの積分球１０２の出力における光束Ｌ１２を例示しており、この光束がファイバ光源２３のおよび光ファイバ２８、２９、３０、１６の関連によって伝送される光束よりかなり正確でないスペクトル幅を有することを観察できる。
【0097】
同様に、図１ａの例では、クライオスタットの入力における光束Ｌ１３が図１３に例示され、やはり著しいスペクトル幅を有する。遮蔽体１１２のフィルタを通過した後にだけ、現状技術の光束のスペクトル幅は減少される。したがって、図１４に例示されるように、現状技術の放射テストベンチにおいて検出器２０に伝送される光束も、本発明のものに近いスペクトル幅を有するが、光強度レベルが低い。
【0098】
それによって、より低コストで、嵩張らず、かつ低電力消費の要素により、本発明は、図１ａに例示されるものなどの、現状技術の放射テストベンチで伝送されるものと同程度に正確で、より強力な光束を生成することを可能にする。
【0099】
更に、クライオスタット１７を移動させる必要なく光束生成モジュールを変えるという可能性は、現状技術の複数の連続したベンチの使用に対して測定速度を有意に改善することを可能にする。
【0100】
放射測定を行うために図６に例示されるモジュール５０に加えて、残留磁気測定を行うためにモジュール５１を接続することも可能である。
【0101】
このモジュール５１は、ファイバ光源３３、例えばモジュール５０の光源２３と同一の光源、または別個の特性を有する光源を備える。このファイバ光源３３は、第１のフィーダ光ファイバに接続され、それ自体は光シャッタ３５に接続される。光シャッタ３５は、第２のフィーダ光ファイバ２９に接続され、それ自体は光スプリッタ２５に接続される。この光スプリッタ２５は、２つの出力を備える：
－ 第３のフィーダ光ファイバ３０に接続され、それ自体は光ファイバ１６の第２の端２２に接続される、第１の出力、および
－ 基準検出器３４に接続される第４のフィーダ光ファイバ３１に接続される第２の出力。
－ 第３のフィーダ光ファイバ３０に接続され、それ自体は光ファイバ１６の第２の端２２に接続される、第１の出力、および
－ 基準検出器３４に接続される第４のフィーダ光ファイバ３１に接続される第２の出力。
【0102】
コントローラ１１は、検出器２０と基準検出器３４とによって取得される画像を比較することによって残留磁気および残留磁気前効果を測定するために、ファイバ光源および光シャッタ３５によって発される光束を制御することを可能にする。
【0103】
暗電流測定を得るために、専用の光束生成モジュールを使用することは必要でなく、光束生成モジュール５０または５１のファイバ光源２３または３３をオフにすることで十分である。
【0104】
実際、ファイバ光源２３または３３によって生成される光束がなければ、周囲光の光束の波長は光ファイバと結合できず、その結果、暗電流を効率的に測定することが可能である。
【0105】
スペクトル応答に関しては、図８に例示されるように、光束生成モジュール５２が光ファイバ１６の第２の端２２に接続されてよい。例えば、このモジュール５２は、第１のフィーダ光ファイバ４４に接続されるファイバ光源４３を備える。この第１のフィーダ光ファイバ４４は、回折格子４６にも接続される。回折格子４６の出力は、回折格子４６の出力における光束の回折次数を制限することを可能にするフィルタ４７に投射される。このフィルタ処理した光束は、第２のフィーダ光ファイバ３０において積分される。この第２のフィーダ光ファイバ３０は、光ファイバ１６の第２の端２２に接続される。
【0106】
したがって、コントローラ１１が、スペクトル応答測定を行うために回折格子４６のパラメータを制御できる。
【0107】
スペクトル応答測定を行うために、ファイバ１６の出力における光束の波長が変化されなければならず、既知のスペクトル応答を有する基準検出器の応答に対する検出器２０の応答の比率が測定されなければならない。
【0108】
この目的で、基準検出器の応答に対する検出器２０の応答の比率を直接得るために、基準検出器は、クライオスタットにおいて検出器２０の隣に位置決めされてよい。
【0109】
変形例として、基準検出器は、検出器２０のクライオスタット１７のものに類似の特性を有する第２のクライオスタットに位置決めされてよく、この第２のクライオスタットも、光束を受けることが可能な光ファイバ１６を組み込む。検出器２０で測定を行った後または前に、光ファイバ３０は、そのため基準検出器で同じ測定を行うために第２のクライオスタットの光ファイバに接続できる。基準検出器の応答に対する検出器２０の応答の比率は、したがって、検出器２０および基準検出器での２つの測定段階の終了時に計算される。
【0110】
図１５に例示されるように、光学検出器２０の性能を測定する方法は、クライオスタットの保持器１９に検出器２０を組み付ける第１のステップ６０を含んでよい。第２のステップ６１は、検出器２０の所望の動作真空準位に達するまでクライオスタットを真空下に置くことから成る。クライオスタット１７を冷却するための手段が次いでステップ６２で実装され、同時に、ステップ６３で、第１の光束生成モジュールが光ファイバ１６の第２の端２２に接続されてよい。光束生成モジュール５０～５２が光ファイバ１６の第２の端２２に接続されると、ステップ６４で、検出器２０の性能の測定を行うことができる。
【0111】
次いで、接続されたモジュール５０～５２を用いて検出器２０の性能の全ての測定が行われると、ステップ６５で、モジュール５０～５２を分離できる。このモジュール５０～５２の分離の間、クライオスタット１７の温度または真空準位を変更することは必要でなく、その結果、ステップ６６で、第２のモジュール５０～５２を次いで光ファイバ１６に接続できる。次いで光ファイバ１６に接続された新たなモジュール５０～５２に基づいて、ステップ６７で、検出器２０の性能の測定を行うことができる。
【0112】
したがって、クライオスタット１７の温度または真空準位を変更する必要なく、複数のモジュール５０～５２を連続して光ファイバ１６に接続できる。
【0113】
例えば、以下のステップの連続を行ってよい：
ステップ６３：放射測定を行うことを可能にする生成モジュール５０の接続、
ステップ６４：検出器２０の性能の放射測定、
ステップ６５：モジュール５０の分離、
ステップ６６：残留磁気を測定するモジュール５１の接続、
ステップ６７：検出器の残留磁気の測定、
ステップ６８：モジュール５１のファイバ光源３３をオフにすることによる検出器の暗電流の測定。
ステップ６３：放射測定を行うことを可能にする生成モジュール５０の接続、
ステップ６４：検出器２０の性能の放射測定、
ステップ６５：モジュール５０の分離、
ステップ６６：残留磁気を測定するモジュール５１の接続、
ステップ６７：検出器の残留磁気の測定、
ステップ６８：モジュール５１のファイバ光源３３をオフにすることによる検出器の暗電流の測定。
【0114】
残留磁気および暗電流測定がモジュール５１によって実施されると、次いで以下のステップの連続を行う：
ステップ６９：モジュール５１の分離、
ステップ７０：スペクトル応答を測定することを可能にするモジュール５２の接続、
ステップ７１：検出器２０のスペクトル応答の測定。
ステップ６９：モジュール５１の分離、
ステップ７０：スペクトル応答を測定することを可能にするモジュール５２の接続、
ステップ７１：検出器２０のスペクトル応答の測定。
【0115】
検出器２０を特性化するために光ファイバ１６に接続されるモジュール５０～５２の数にかかわらず、本方法は、クライオスタット１７を加熱するステップ７２およびクライオスタット１７を周囲圧力下に戻して検出器２０を取り外すステップ７３で終了する。
【0116】
したがって本発明は、複数のテストベンチの使用に関して低バルクおよび限られたコストを有する光学検出器２０の性能を測定するための装置１０を得ることを可能にする。実際、本発明は、光束生成モジュールを交換して、クライオスタット１７に部分的に組み込まれた光ファイバにそれらを結合することを可能にする。光ファイバ１６に異なるモジュール５０～５２を結合するこの可能性は、全ての測定を行うのに必要な速度および期間を改善することを可能にする。
【0117】
例えば、放射測定、残留磁気測定、暗電流測定およびスペクトル応答測定を行うことによって検出器２０を特性化することが所望されるとき、本発明は、５から１０の範囲の係数による測定時間の除算を得ることを可能にする。
【0118】
更に、得られた測定の精度も現状技術で得られたものより高い性能を有することが観察された。実際、測定の繰返し率は、現状技術の装置に関しては０．１％と推定されており、本発明は０．０１％の繰返し率を得ることを可能にした。この繰返し率は、同様の測定を多数回繰り返すことによって、およびこれらの測定間の発散を計算することによって計算される。
【符号の説明】
【0119】
１０ 試験装置
１１ コントローラ
１２ａ 平行六面体または円筒部
１２ｂ 角錐または円錐部
１４ 第１の端
１５ 開口部
１６ 光ファイバ
１７ クライオスタット
１８ 脚
１９ 保持器
２０ 光学検出器
２２ 第２の端
２３、３３、４３ ファイバ光源
２４ 光減衰器
２５ 光スプリッタ
２６ 基準検出器
２８ 第１のフィーダ光ファイバ
２９、３０ 第２のフィーダ光ファイバ
３０ 第３のフィーダ光ファイバ
３１ 第４のフィーダ光ファイバ
３４ 基準検出器
３５ 光シャッタ
４４ 第１のフィーダ光ファイバ
４６ 回折格子
４７ フィルタ
５０、５１、５２ 光束生成モジュール
Ｌ１ 光束
１１ コントローラ
１２ａ 平行六面体または円筒部
１２ｂ 角錐または円錐部
１４ 第１の端
１５ 開口部
１６ 光ファイバ
１７ クライオスタット
１８ 脚
１９ 保持器
２０ 光学検出器
２２ 第２の端
２３、３３、４３ ファイバ光源
２４ 光減衰器
２５ 光スプリッタ
２６ 基準検出器
２８ 第１のフィーダ光ファイバ
２９、３０ 第２のフィーダ光ファイバ
３０ 第３のフィーダ光ファイバ
３１ 第４のフィーダ光ファイバ
３４ 基準検出器
３５ 光シャッタ
４４ 第１のフィーダ光ファイバ
４６ 回折格子
４７ フィルタ
５０、５１、５２ 光束生成モジュール
Ｌ１ 光束
【図1a】
【図1b】
【図2a】
【図2b】
【図3a】
【図3b】
【図4a】
【図4b】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【国際調査報告】