專利名稱：激光毀傷硅基探測器的測量方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光毀傷硅基探測器的測量方法和裝置，可以用于光電測試，應(yīng)用領(lǐng)域包括探測器的研制、激光加工和科學(xué)研究等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光電探測器是光電檢測系統(tǒng)的核心部件，廣泛的應(yīng)用于軍事、工業(yè)、醫(yī)療等各領(lǐng)域。在一些特殊的場合，光電傳感器經(jīng)常要與激光光源配合使用，因而不可避免地存在激光對光電傳感器的破壞問題。探測器被強激光損傷后，性能會發(fā)生改變，表現(xiàn)為響應(yīng)度下降， 暗電流上升。國內(nèi)外學(xué)者對于強激光輻照探測器進行了大量的理論和實驗工作，主要側(cè)重于激光輻照探測器的損傷閾值和損傷機理研究，而對于探測器損傷后光電流、暗電流和響應(yīng)度的變化研究的極少。而掌握激光誘導(dǎo)探測器損傷后性能的變化規(guī)律對研究激光輻照探測器的損傷機理，提高探測器的抗激光損傷能力具有重要意義。本發(fā)明提供了一套激光毀傷硅基探測器的測量方法和裝置，采用CCD成像技術(shù)獲得強激光輻照前后探測器表面形貌圖像，采用電流檢測技術(shù)測量激光輻照前后光電流、暗電流以及探測器響應(yīng)度的變化，根據(jù)表面形貌和響應(yīng)性能的變化判定激光對探測器的損傷情況。該實驗裝置準(zhǔn)確、簡潔、易于操作，能對激光輻照探測器表面損傷進行實時監(jiān)測，適用于激光輻照硅基單元探測器損傷效應(yīng)的研究。

發(fā)明內(nèi)容
研究強激光輻照下，探測器被損傷程度與電學(xué)性能變化的關(guān)系，對于研究激光輻照探測器的損傷機理，提高探測器的抗激光損傷能力具有重要意義。本發(fā)明提供了一套可直觀檢測探測器被激光誘導(dǎo)損傷后，表面形貌、光電流、暗電流的測量方法和裝置。該裝置包含激光輻照系統(tǒng)，CCD成像系統(tǒng)，電流檢測系統(tǒng)。激光輻照系統(tǒng)包含有Nd:YAG激光器(1)，激光衰減器O)，分光片(3)，激光能量計 G)，會聚透鏡(5)。由Nd:YAG激光器發(fā)出的激光，經(jīng)過激光衰減器、分光鏡、會聚透鏡垂直輻照在探測器表面。衰減器可以調(diào)節(jié)入射激光的能量大小，分光鏡和能量計可以實時監(jiān)測入射激光的能量，樣品被固定在調(diào)整架上，可以方便的進行調(diào)節(jié)。電流檢測系統(tǒng)由He-Ne激光器(8)，衰減器(9)，測試電路(10)和光電檢流計(11) 組成。探測器依據(jù)內(nèi)光電效應(yīng)進行工作，在入射激光功率不太大的情況下，探測器工作在線性區(qū)。探測器對入射光的響應(yīng)度是光電探測器的一項重要指標(biāo)，跟入射光波長相關(guān)，即在某一波長λ光的光功率輻射下，所輸出的電壓ν(λ)、電流ι(λ)不一樣，所以有電壓光譜響應(yīng)率Rv和電流光譜響應(yīng)率民之分，記為
權(quán)利要求
1.一種激光毀傷硅基探測器的測量方法和裝置，由激光輻照系統(tǒng)，CCD成像系統(tǒng)，電流檢測系統(tǒng)組成。激光輻照系統(tǒng)可以輸出不同功率密度的強激光，對探測器進行輻照；電流檢測系統(tǒng)能檢測探測器對參考光的光電流和暗電流；CCD成像系統(tǒng)能對激光損傷前后探測器表面形貌進行成像。通過對激光輻照前后探測器表面形貌和響應(yīng)性能的比較，判斷強激光對探測器的損傷情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光輻照系統(tǒng)，其特征在于，由Nd:YAG激光器(1)，激光衰減器0)，分光片(3)，激光能量計G)，會聚透鏡(5)，樣品(6)和三維調(diào)整架(7)構(gòu)成。調(diào)節(jié)衰減器，可以輸出不同功率密度的激光，調(diào)節(jié)樣品到會聚透鏡的距離，可以改變輻照到樣品上激光光斑大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流檢測系統(tǒng)，其特征在于，包含He-Ne激光器(8)，測試電路(9)和靈敏檢流計(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CXD成像系統(tǒng)，其特征在于，包括白光二極管(11)，成像透鏡 (12)，面陣CCD (13)和計算機(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光輻照系統(tǒng)，其特征在于，調(diào)Q的Nd:YAG激光器(1)波長為1064nm，脈寬為9ns，重復(fù)頻率10Hz，單脈沖最大激光能量為500mJ。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光輻照系統(tǒng)，其特征在于，激光衰減器(2)由一組中性密度的衰減鏡片構(gòu)成，鏡片直徑為50mm，最大衰減80db，最小衰減倍數(shù)1. 07db，通過對不同衰減片的組合，可以使激光輸出能量由小到大逐漸增加。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光輻照系統(tǒng)，其特征在于，激光能量計(4)的型號是 NIM-E1000型激光能量計。分辨率為0. 4mJ，測量不確定度為4%，適用波長為1064nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光輻照系統(tǒng)，其特征在于，會聚透鏡(5)的口徑為25mm，焦距為125mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流檢測系統(tǒng)，其特征在于，He-Ne激光器(8)的功率為5mw。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流檢測系統(tǒng)，其特征在于，測試電路(10)的反向偏壓為 40V，47yF和0. 1 μ F的電容起濾波作用，具體見附圖
2。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流檢測系統(tǒng)，其特征在于，光電檢流計(11)的精度為 1(Γ9Α。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的CCD成像系統(tǒng)，其特征在于，白光二極管(12)的功率為 0. Imw,工作電流20mA，二極管到樣品表面的距離約為6cm，二極管與探測器表面法線的夾角在25-30°C之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的CXD成像系統(tǒng)，其特征在于，成像透鏡(13)的焦距為70mm， 口徑為25mm的成像透鏡。
14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的C⑶成像系統(tǒng)，其特征在于，(XD(14)的總像素為 (537 (H) X 505 (V))。
全文摘要
光電探測器是光電檢測系統(tǒng)的核心部件，在一些特殊的場合，光電傳感器經(jīng)常要與激光光源配合使用，因而不可避免地存在激光對光電傳感器的破壞問題。本發(fā)明屬光電測試領(lǐng)域，提供了一種激光毀傷硅基探測器的測量方法和裝置。根據(jù)強激光輻照前后探測器表面形貌、光電流、暗電流以及響應(yīng)度的變化，判斷激光對探測器損傷程度。以前對激光輻照探測器的研究，主要側(cè)重于損傷閾值和損傷機理，對于定量研究探測器損傷過程中暗電流、光電流及響應(yīng)度變化沒有被報道。本發(fā)明能夠在線檢測探測器損傷過程中電學(xué)參量及表面形貌的變化，具有全面、準(zhǔn)確、方便等優(yōu)點，適用于硅基單元探測器的損傷檢測以及激光誘導(dǎo)探測器的損傷機理研究。可以應(yīng)用到激光加工、光學(xué)部件質(zhì)量檢測、激光器的研制等領(lǐng)域。
文檔編號G01R31/26GK102156135SQ20101057313
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者周鳴岐, 張喜和, 徐立君, 李昌立, 蔡紅星, 譚勇, 金光勇 申請人:長春理工大學(xué)