精确地测量光功率可实现从光纤通信到激光制造和生物医学成像的活动-任何需要可靠光源的事物。这种情况要求可以在很宽的功率范围内工作的测光(辐射)标准。

　　然而，当前，对于不同的光水平需要用于校准光功率测量的不同方法。在高级别上，现有的辐射标准使用模拟检测器，二极管，它们产生与入射光强度成比例的电流，但在低电平时变得不精确。相比之下，低功率检测器可以非常精确地测量离散(通常非常小)的光子数量，但不能处理更高水平的光。由于比例尺不匹配且技术不兼容，两种测量方法之间的比较并不容易，因此需要较长的校准链来跨越差异。

　　链接各种不同功率的标准要求扩展检测的动态范围，以覆盖两个测量方案之间的区域。弥合这种差距有两种选择：使用模拟检测器的“自上而下”方法和从计数单个光子开始的“自下而上”方法。

　　为了探索第二种选择，来自NIST物理测量实验室(PML)的一组科学家展示了一种技术，该技术可以通过使用光衰减器来扩展光子计数检测器的范围，该光衰减器可阻挡入射光的受控部分。该结果最近发表在《光学快报》上，可能会导致标准得到改进，以涵盖更大范围的光功率。

　　团队成员Boris Glebov解释说，将标准锚定到能够计数单个光子的检测器上的好处在于精度。

　　格列波夫说：“测量光的频率可能是科学界可以执行的最精确的测量。” “因此，如果您有一种将功率测量与光子计数和频率测量联系起来的方法，则可能的精度非常高。”

　　知道每个光子的能量(其频率的函数)和入射光子的数量可以非常精确地确定光功率。量子光学集团负责人艾伦·米格达尔说，这是因为光子计数本质上具有较低的不确定性。

　　Migdall说：“单光子检测方案意味着我们正在对离散事物进行计数，因此从原理上讲，误差会消失。” “要么计数，要么不计数。”

　　在过去的几年中，Migdall的小组投入了大量精力来开发更好的方法来计数单个光子。尤其是，他们使用了位于美国科罗拉多州NIST博尔德分校的PML量子电子与光子学部的Sae Woo Nam及其同事开发和生产的设备，致力于改善称为过渡边缘传感器(TES)的超导检测器的性能。

　　过渡边缘传感器包含一个微小的超导电路。当光子撞击超导体时，其能量以热的形式被吸收。温度的升高会导致电阻的增加和相应的电流下降，这会记录在检测器电子设备中。这些设备具有出色的光子数解析能力，并且可以在从无线电波到伽马射线的广泛频率范围内工作。但是，光子的数量受到限制，通常限制为约20个光子或更少。为了在更高的光功率水平下使用TES设备，需要扩展工作范围。

　　以前，科学家通过对松弛时间(吸收光子后传感器冷却所需的时间)进行建模并开发某些算法来更好地处理设备的输出信号，从而解决了这一问题。这使他们能够在单个脉冲中将设备的灵敏度范围扩展到高达6,000,000个光子。

　　为了进一步扩展，科学家设计了一种方法，其中使用TES来校准其自己的输入衰减器。该设备提供可变的光衰减-选择性降低通过它的光功率。与光子计数检测器合并的大功率光的受控衰减可以将光子计数测量所提供的高精度与更高照明水平下进行的测量相连接。

　　为了执行校准，将脉冲激光引导通过可变衰减器，该衰减器逐渐步进通过一系列衰减值。来自TES的结果信号由该组算法的改进版本**处理，从而可以对每个值处的光子数进行准确的统计确定。比较调节输入衰减器后测得的光子数的变化，可以将衰减器校准到位。重要的是，该方法不需要了解光源的功率，这意味着不需要外部校准。

　　由于衰减器降低信号功率的比率与输入功率(不超过某个极限)无关，因此，在几个光子水平上进行的衰减测量应与在更高强度下进行的衰减测量相符。为了证实这一点，研究人员将通过TES获得的值与通过常规模拟功率计获得的值进行了比较。在每种情况下，测量结果均在很小的统计不确定性内达成一致。

　　“即使我们在几个光子水平上进行校准，这些衰减器也可以以更高的功率使用，从而使TES的实用性大大超出了其自身的工作范围，” Glebov说。这意味着可以使用TES校准的衰减器来比较检测器，而不考虑它们设计用于工作的光功率。从本质上讲，现在可以将与校准衰减器相关的低不确定性转移到其他设备，从而可以通过相对测量在标准之间进行比较。

　　TES也可以用于校准一系列衰减器，而合并的不确定性仅增加很小的一部分，从而可以提供更大的工作范围。在不依赖外部标准或无需重置光学组件的情况下，能够动态扩展TES的工作范围的能力，在必须运行在几个光子级的情况下(例如在量子密钥分发中)证明很有用。除了扩展TES检测器的工作范围外，改进的光衰减测定还可以在表征对高光和弱光水平有不同反应的材料或仅能在低光水平下存活的样品进行表征时(例如在分析敏感的生物样品时) 。