一種光電探測器絕對(duì)光譜響應(yīng)的校準(zhǔn)方法及其裝置制造方法及圖紙

一種光電探測器絕對(duì)光譜響應(yīng)的校準(zhǔn)方法及其裝置，涉及光電探測器的測試。設(shè)有光柵光譜儀、光電采集電路、計(jì)算機(jī)、待測光電探測器、標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度探頭、套筒、會(huì)聚透鏡組、光源、LED溫控夾具和LED穩(wěn)流源。測出待測光電探測器相對(duì)光譜響應(yīng)得相對(duì)光譜響應(yīng)曲線；把探頭和光源固定在套筒里，點(diǎn)亮LED和開啟夾具，測出不同電流下LED的光譜輻照度分布；把探頭卸掉，將待測光電探測器固定在套筒中，待測光電探測器響應(yīng)電流經(jīng)光電采集電路采集不同波長光照下的響應(yīng)電流值，并送給計(jì)算機(jī)；已知相對(duì)光譜響應(yīng)和待測光電探測器在LED光源的照射下的響應(yīng)電流可計(jì)算出待測光電探測器的絕對(duì)光譜響應(yīng)度。最終繪出響應(yīng)度-波長曲線。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及光電探測器的測試，尤其是涉及一種光電探測器絕對(duì)光譜響應(yīng)測試的校準(zhǔn)方法。
技術(shù)介紹
光電探測器是光電轉(zhuǎn)換器件，在光譜測量中，光電探測器的光譜特性是器件選擇的重要依據(jù)，因此光電探測器光譜響應(yīng)測試在光電探測器的生產(chǎn)、檢測和應(yīng)用等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。響應(yīng)度是光電探測器最重要的性能參數(shù)，也是其它參數(shù)計(jì)算的重要依據(jù)之一。光電探測器的光譜響應(yīng)度分為絕對(duì)和相對(duì)兩類。絕對(duì)光譜響應(yīng)度Rtc (λ )是指在某一特定波長λ處，光電探測器輸出的電流與其接收到的輻射通量的比值 /(β)ΜΦ(Λ) = —— (A W )(I) Φ(/ )實(shí)驗(yàn)過程中，一般光測量相對(duì)光譜響應(yīng)，再進(jìn)一步校準(zhǔn)得到絕對(duì)光譜響應(yīng)補(bǔ)入。校準(zhǔn)過程中入射光斑小于或等于器件的光敏面積，輻射功率被器件完全接收。一般以低溫輻射計(jì)為初級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行高精度光輻射定標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)傳遞補(bǔ)入，而以校準(zhǔn)過的高靈敏度光電探測器作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行待測探測器的相對(duì)和絕對(duì)光譜響應(yīng)測量。實(shí)際測量中，一般選用激光作為絕對(duì)響應(yīng)校準(zhǔn)用光源補(bǔ)入，因?yàn)榧す夤馐l(fā)散角很小，一般經(jīng)過聚焦等光路調(diào)整后，全部輻射能能夠落在光電探測器的接收面上，直接可以測定其輻射功率。但是輻射場入射光斑由于像差等原因往往不能聚焦到很小，直接測量絕對(duì)光譜輻通量響應(yīng)度RtcU)對(duì)于光敏面積小的光電探測器難度較大；對(duì)于紅外波段光電探測器，聚焦就更困難；而對(duì)于帶有放大功能的光電探測器，由于激光功率較大，容易出現(xiàn)飽和。另一方面，單色光均勻性和光斑大小與標(biāo)準(zhǔn)探測器之間的匹配度也會(huì)進(jìn)一步引起測試誤差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種光電探測器絕對(duì)光譜響應(yīng)的校準(zhǔn)方法及其裝置。這里我們利用LED光譜參數(shù)可調(diào)、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)作為校準(zhǔn)用光源，使輻照度均勻的輻射場面積大于光電探測器的有效光敏面積，并利用標(biāo)定過的已知絕對(duì)光譜輻照度的標(biāo)準(zhǔn)光電探測器測量校準(zhǔn)光源LED的輻照度，然后在已知照度下測量待測光電探測器接收到的總輻射功率，通過計(jì)算得到待測光電探測器的絕對(duì)光譜響應(yīng)度及外量子效率，使待測光電探測器絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)不受有效光敏面積限制，擴(kuò)大了系統(tǒng)的使用范圍。本專利技術(shù)所述一種光電探測器絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)裝置設(shè)有光柵光譜儀、光電采集電路、計(jì)算機(jī)、待測光電探測器、標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度探頭、圓形套筒、平行光會(huì)聚透鏡組、LED光源、LED溫控夾具和LED穩(wěn)流源。所述光電采集電路的輸入端接光柵光譜儀的輸出端，所述光電采集電路的輸出端接計(jì)算機(jī)的輸入端口 ；LED光源固定在LED溫控夾具上，所述平行光會(huì)聚透鏡組設(shè)在LED光源的前方并固定在圓形套筒上，待測光電探測器或標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度探頭固定在圓形套筒內(nèi)，待測光電探測器的光敏面積上的輻照度與標(biāo)準(zhǔn)光譜福照度探頭探測到的輻照度一致；LED光源與LED穩(wěn)流源連接。本專利技術(shù)所述光電探測器絕對(duì)光譜響應(yīng)的校準(zhǔn)方法，采用所述一種光電探測器絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)裝置，所述校準(zhǔn)方法包括以下步驟I)測量出待測光電探測器的相對(duì)光譜響應(yīng)，得到待測光電探測器的相對(duì)光譜響應(yīng)曲線；2)把標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度探頭和LED光源固定在圓形套筒里，點(diǎn)亮LED和開啟LED溫控夾具，待溫度穩(wěn)定后測出不同電流下LED的光譜輻照度分布。3)把標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度探頭卸掉，將待測光電探測器通過底座固定在圓形套筒中，使其感光處和原來標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度探頭處于同一位置； 4)待測光電探測器的響應(yīng)電流經(jīng)帶有精密電流表的光電采集電路采集不同波長光照下的響應(yīng)電流值，并送給計(jì)算機(jī)處理；5)已知相對(duì)光譜響應(yīng)和待測光電探測器在LED光源的照射下的響應(yīng)電流可以計(jì)算出待測光電探測器的絕對(duì)光譜響應(yīng)度，最終繪出響應(yīng)度-波長曲線即為待測光電探測器的絕對(duì)光譜響應(yīng)曲線并計(jì)算相應(yīng)波長下的外量子效率。已知絕對(duì)光譜輻照度的標(biāo)準(zhǔn)光電探測器和待測光電探測器，在相同的輻照度E(A)下產(chǎn)生不同的電流值13和It (下標(biāo)s，t分別表示標(biāo)準(zhǔn)光電探測器和待測光電探測器)，此時(shí)入射到標(biāo)準(zhǔn)光電探測器和待測光電探測器表面的輻射功率分別為Φ3 = SsXE(A) (W) (2)Φ, = StXE(A ) (ff) (3)其中Ss、St分別表示標(biāo)準(zhǔn)光電探測器和待測光電探測器的有效光敏面積。按照公式(1)，此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)光電探測器和待測光電探測器的絕對(duì)光譜輻通量響應(yīng)度分別為(A ) = = —-77~7~ (AW)(4)Φ 5 Ss χ E(X)!iU) = ~=· 一、(A/W)(5) Φ, S, χ /(/.)其中Rs(X)為標(biāo)準(zhǔn)光電探測器的標(biāo)定值。式(4)和(5)相比可得到待測光電探測器的絕對(duì)光譜輻響應(yīng)度為r n D/r, Rr(A)X/, xS,,R,{A)=—^—~^--(A/ W)(6) Is^St量子效率的計(jì)算公式為 1.24x^(/)(A/W)η =-——-(7) Λ(μη 但是，實(shí)驗(yàn)中由于位置偏差或是光斑大小不能完全覆蓋待測光電探測器芯片等客觀原因，從而測得的光譜輻響應(yīng)度往往只是相對(duì)值。對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)，一般采用的是單色性較好的激光光源作為校準(zhǔn)光源，通過校準(zhǔn)某一波長下待測光電探測器的絕對(duì)光譜響應(yīng)度就可以得到待測光電探測器在整個(gè)光譜范圍的絕對(duì)響應(yīng)度。但是這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法存在一定的缺點(diǎn)由于激光光斑面積必須要聚焦到小于待測光電探測器的光敏面積，從而限制了光敏面積較小的光電探測器的校準(zhǔn)工作；對(duì)于紅外波段光電探測器，聚焦就更困難；而對(duì)于帶有放大功能的光電探測器，由于激光功率較大，容易出現(xiàn)飽和。另一方面，單色光均勻性和光斑大小與標(biāo)準(zhǔn)探測器之間的匹配度也會(huì)進(jìn)一步引起測試誤差。本專利技術(shù)所述光電探測器絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)裝置的實(shí)驗(yàn)原理如下由于LED發(fā)光光譜在可見光范圍內(nèi)是連續(xù)的，而不是單色光。因此先用標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度探頭探測出LED在可見光譜范圍內(nèi)輻照度分布艮(λ )，則在整個(gè)輻射光譜范圍內(nèi)，總的輻照度為權(quán)利要求1.一種光電探測器絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于設(shè)有光柵光譜儀、光電采集電路、計(jì)算機(jī)、待測光電探測器、標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度探頭、圓形套筒、平行光會(huì)聚透鏡組、LED光源、LED溫控夾具和LED穩(wěn)流源； 所述光電采集電路的輸入端接光柵光譜儀的輸出端，所述光電采集電路的輸出端接計(jì)算機(jī)的輸入端口 ；LED光源固定在LED溫控夾具上，所述平行光會(huì)聚透鏡組設(shè)在LED光源的前方并固定在圓形套筒上，待測光電探測器或標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度探頭固定在圓形套筒內(nèi)，待測光電探測器的光敏面積上的輻照度與標(biāo)準(zhǔn)光譜福照度探頭探測到的輻照度一致；LED光源與LED穩(wěn)流源連接。2.光電探測器絕對(duì)光譜響應(yīng)的校準(zhǔn)方法，其特征在于采用如權(quán)利要求I所述一種光電探測器絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)裝置，所述校準(zhǔn)方法包括以下步驟 1)測量出待測光電探測器的相對(duì)光譜響應(yīng)，得到待測光電探測器的相對(duì)光譜響應(yīng)曲線.-^4 ， 2)把標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度探頭和LED光源固定在圓形套筒里，點(diǎn)亮LED和開啟LED溫控夾具，待溫度穩(wěn)定后測出不同電流下LED的光譜輻照度分布； 3)把標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度探頭卸掉，將待測光電探測器通過底座固定在圓形套筒中，使其感光處和原來標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度探頭處于同一位置； 4)待測光電探測器的響應(yīng)電流經(jīng)帶有精密電流表的光電采集電路采集不同波長光照下的響應(yīng)電流值，并送給計(jì)算機(jī)處理； 5)已知相對(duì)光譜響應(yīng)和待測光電探測器在LED光源的照射下的響應(yīng)電流可以計(jì)算出待測光電探測器的絕對(duì)光譜響應(yīng)度，最終繪出本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光電探測器絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于設(shè)有光柵光譜儀、光電采集電路、計(jì)算機(jī)、待測光電探測器、標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度探頭、圓形套筒、平行光會(huì)聚透鏡組、LED光源、LED溫控夾具和LED穩(wěn)流源；所述光電采集電路的輸入端接光柵光譜儀的輸出端，所述光電采集電路的輸出端接計(jì)算機(jī)的輸入端口；LED光源固定在LED溫控夾具上，所述平行光會(huì)聚透鏡組設(shè)在LED光源的前方并固定在圓形套筒上，待測光電探測器或標(biāo)準(zhǔn)光譜輻照度探頭固定在圓形套筒內(nèi)，待測光電探測器的光敏面積上的輻照度與標(biāo)準(zhǔn)光譜福照度探頭探測到的輻照度一致；LED光源與LED穩(wěn)流源連接。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂毅軍，朱麗虹，陳國龍，高玉琳，陳忠，
申請(專利權(quán))人：廈門大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：