Das Ziel dieser Dissertation ist das Schließen der radiometrischen Lücke zwischen der klassischen Radiometrie und der Radiometrie im Bereich weniger und einzelner Photonen. In dieser Arbeit wurden dazu zwei wesentliche Themen bearbeitet. Erstens, die Charakterisierung und Validierung eines neuen radiometrischen Detektorprimärnormals für den Wellenlängenbereich von 400 nm bis 800 nm basierend auf Silizium-Photodioden. Dieses neuartige Primärnormal kann sowohl in der Radiometrie im Bereich weniger Photonen als auch in der klassischen Radiometrie eingesetzt werden, der sogenannte “Predictable Quantum Efficient Detector” (PQED). Der PQED wurde im Rahmen dieser Arbeit charakterisiert und experimentell validiert. Für die Validierung war es nötig, die relativen Unsicherheiten der klassischen Radiometrie und insbesondere der Kryoradiometrie, deutlich zu verringern. Mit der Inbetriebnahme eines neuen Kryoradiometers wurde das Ziel, in den Unsicherheitsbereich von ca. 10E−5 vorzudringen, erreicht. Zweitens, es wurde eine Kalibriermethode für Einzelphotonendetektoren eingesetzt, rückgeführt auf das internationale Einheitensystem, die auf den einzigartigen Eigenschaften von Synchrotronstrahlung basiert. Diese Methode kann benutzt werden um sowohl Freistrahl- als auch fasergekoppelte Einzelphotonendetektoren bei praktisch jeder gewünschten Wellenlänge zu kalibrieren und erreicht im Moment die weltweit geringsten Messunsicherheiten. Mit dem neuen Kryoradiometer, dem PQED und dem auf Synchrotronstrahlung basierenden Kalibrierverfahren sind die erreichbaren Messunsicherheiten in der Radiometrie im Bereich von wenigen Photonen bis zu Strahlungsleistungen im Milliwattbereich deutlich reduziert worden. / This thesis addresses the bridging of the radiometric gap in the transition from classical radiometry to the few and single photon radiometry. In this context, two main tasks were emphasised. First: A new radiometric primary detector standard for wavelengths between 400 nm and 800 nm, suitable for classical and few photon radiometry, the so-called “Predictable Quantum Efficient Detector” (PQED) was characterised and validated. For the validation of the PQED, the relative uncertainties achievable in classical radiometry and, in particular, with cryogenic radiometers had to be reduced to a level of 10E−5 with the commissioning of a new cryogenic radiometer facility. Second: A calibration method for single photon detectors in the visible and NIR has been used which is based on the unique properties of synchrotron radiation. This calibration method allows radiometric single photon detector calibrations with the lowest uncertainties reported so far. This method can be used to calibrate free space and fibre-coupled single photon detectors traceable to the international system of units at practically every desired optical wavelength. With the new cryogenic radiometer, the PQED, and the calibration method based on synchrotron radiation, the uncertainties in radiometry have been significantly reduced in the range from milliwatts of radiant power down to attowatts corresponding to a few photons per second.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/17535 |
| Date | 13 January 2014 |
| Creators | Müller, Ingmar |
| Contributors | Benson, Oliver, Richter, Mathias, Peters, Achim |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/de/ |
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