一種照度可調(diào)的光電探測(cè)器絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)裝置制造方法
【專利摘要】一種照度可調(diào)的光電探測(cè)器絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)裝置，涉及光電探測(cè)器。設(shè)有光電采集電路、待測(cè)光電探測(cè)固定圓筒、可調(diào)節(jié)照度圓筒、濾光片組、平行光透鏡組、LED光源、LED控溫裝置、電源和顯示記錄裝置；光電采集電路輸入端接待測(cè)光電探測(cè)器輸出端，光電采集電路輸出端接顯示記錄裝置輸入端，濾光片組、平行光透鏡組和LED光源設(shè)在可調(diào)節(jié)照度圓筒內(nèi)，平行光透鏡組用于會(huì)聚LED光源的光束；LED控溫裝置設(shè)于可調(diào)節(jié)照度圓筒的尾部，電源通過(guò)LED控溫裝置接LED光源，待測(cè)光電探測(cè)器固定在待測(cè)光電探測(cè)固定圓筒上并位于可調(diào)節(jié)照度圓筒的前端開口處；待測(cè)光電探測(cè)固定圓筒的前端部與可調(diào)節(jié)照度圓筒的后端部相配套的轉(zhuǎn)接插口連接。
【專利說(shuō)明】一種照度可調(diào)的光電探測(cè)器絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及光電探測(cè)器，尤其涉及一種照度可調(diào)的光電探測(cè)器絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]光電探測(cè)器是光電轉(zhuǎn)換器件，在光譜測(cè)量中，其光譜響應(yīng)特性是器件選擇的重要依據(jù)，它表征了光電探測(cè)器對(duì)不同入射波長(zhǎng)輻射的響應(yīng)，因此探測(cè)器光譜響應(yīng)測(cè)試在探測(cè)器的生產(chǎn)、檢測(cè)和應(yīng)用等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。響應(yīng)率是探測(cè)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(cè)器的光譜響應(yīng)率分為絕對(duì)和相對(duì)兩類。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一般測(cè)量相對(duì)光譜響應(yīng)率，再進(jìn)一步校準(zhǔn)得到絕對(duì)光譜響應(yīng)率。實(shí)際測(cè)量中，一般選用激光作為校準(zhǔn)用光源，因?yàn)榧す夤馐l(fā)散角很小，一般經(jīng)過(guò)聚焦等光路調(diào)整后，全部輻射能能夠落在探測(cè)器的接收面上，直接可以測(cè)定其輻射功率。但是輻射場(chǎng)入射光斑由于像差等原因往往不能聚焦到很小，直接測(cè)量絕對(duì)光譜輻通量響應(yīng)率對(duì)于光敏面積小的光電探測(cè)器難度較大；對(duì)于紅外波段光電探測(cè)器，聚焦就更困難；而對(duì)于帶有放大功能的光電探測(cè)器，由于激光功率較大，容易出現(xiàn)飽和等問(wèn)題，因此如果用于校準(zhǔn)的光源的輻照度可調(diào)將給校準(zhǔn)過(guò)程帶來(lái)很大的方便。但是一般的探測(cè)器校準(zhǔn)從光源到探測(cè)器光敏面積的光路中不能調(diào)節(jié)光源的照度大小，因此不能方便得到均勻、可調(diào)照度的光。另一方面，單色光均勻性和光斑大小與標(biāo)準(zhǔn)探測(cè)器之間的匹配度也會(huì)進(jìn)一步引起測(cè)試誤差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有的光電探測(cè)器照度不可調(diào)的弊端，提供可以方便地測(cè)量和計(jì)算得到待測(cè)光電探測(cè)器的絕對(duì)光譜響應(yīng)率的一種照度可調(diào)的光電探測(cè)器絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)裝置。
[0004]本實(shí)用新型設(shè)有光電采集電路、待測(cè)光電探測(cè)固定圓筒、可調(diào)節(jié)照度圓筒、濾光片組、平行光透鏡組、LED光源、LED控溫裝置、電源和顯示記錄裝置；
[0005]所述光電采集電路的輸入端接待測(cè)光電探測(cè)器的輸出端，光電采集電路的輸出端接顯示記錄裝置的輸入端，濾光片組、平行光透鏡組和LED光源從前至后依次設(shè)在可調(diào)節(jié)照度圓筒內(nèi)，平行光透鏡組用于會(huì)聚LED光源的光束，使照射到待測(cè)光電探測(cè)器光敏面上的光為平行光；LED控溫裝置設(shè)于可調(diào)節(jié)照度圓筒的尾部，電源通過(guò)LED控溫裝置接LED光源，待測(cè)光電探測(cè)器固定在待測(cè)光電探測(cè)固定圓筒上并位于可調(diào)節(jié)照度圓筒的前端開口處；待測(cè)光電探測(cè)固定圓筒的前端部與可調(diào)節(jié)照度圓筒的后端部相配套的轉(zhuǎn)接插口連接。
[0006]由于現(xiàn)有的用于光電探測(cè)器絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)的裝置及其光源的光功率大小往往是固定的，因此不能調(diào)節(jié)到達(dá)光電探測(cè)器的照度大小，而且一般激光光源光斑較小，也不能實(shí)現(xiàn)照度可調(diào)，這是傳統(tǒng)光電探測(cè)器絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)缺點(diǎn)。
[0007]本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有的探測(cè)器光譜響應(yīng)校準(zhǔn)裝置具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0008]①可以非常方便地通過(guò)各種測(cè)試儀器和光路組件進(jìn)行光電探測(cè)器的光譜特性曲線的校準(zhǔn)。
[0009]②本實(shí)用新型不受光電探測(cè)器有效光敏面積大小限制，擴(kuò)大了系統(tǒng)的使用范圍。且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，稍微改裝和配置就能實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)過(guò)程。
[0010]③經(jīng)過(guò)控溫的LED光源光譜穩(wěn)定，可通過(guò)調(diào)節(jié)輸入電流大小獲得不同的光照度，且套筒可以方便地實(shí)現(xiàn)照度大小的調(diào)節(jié)，對(duì)于帶有放大電路的光電探測(cè)器，不容易出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，給測(cè)試帶來(lái)了靈活性。
[0011]④利用LED光源代替原有的激光光源作為校準(zhǔn)光源，降低成本，易于操作，光譜范圍豐富，方便選擇。常用的校準(zhǔn)光源激光的輸出功率較大，對(duì)于帶有放大電路的光電探測(cè)器容易出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，使校準(zhǔn)無(wú)法進(jìn)行。傳統(tǒng)的激光器對(duì)小面積光電探測(cè)器的聚焦難于實(shí)現(xiàn)，而且光路中的衰減難以計(jì)算，所以也會(huì)給校準(zhǔn)帶來(lái)誤差。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例設(shè)有光電采集電路2、顯示記錄裝置3、待測(cè)光電探測(cè)固定圓筒4、可調(diào)節(jié)照度圓筒5、濾光片組6、平行光透鏡組7、LED光源10、LED控溫裝置9、電源8。
[0015]所述光電采集電路2的輸入端接待測(cè)光電探測(cè)器12的輸出端，光電采集電路2的輸出端接顯示記錄裝置3的輸入端，濾光片組6、平行光透鏡組7和LED光源10從前至后依次設(shè)在可調(diào)節(jié)照度圓筒5內(nèi)，平行光透鏡組7用于會(huì)聚LED光源10的光束，使照射到待測(cè)光電探測(cè)器12光敏面上的光為平行光；LED控溫裝置9設(shè)于可調(diào)節(jié)照度圓筒5的尾部，電源8通過(guò)LED控溫裝置9接LED光源10，待測(cè)光電探測(cè)器12固定在待測(cè)光電探測(cè)固定圓筒4上并位于可調(diào)節(jié)照度圓筒5的前端開口處；待測(cè)光電探測(cè)固定圓筒4的前端部與可調(diào)節(jié)照度圓筒5的后端部相配套的轉(zhuǎn)接插口連接。
[0016]本實(shí)用新型利用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，利用標(biāo)定過(guò)的已知絕對(duì)光譜輻照度的光譜輻照度探頭測(cè)量校準(zhǔn)光源LED的輻照度EJ λ )，即可計(jì)算出在整個(gè)輻射光譜范圍內(nèi)的總輻照度為:
[0017](W/m2)(I)
[0018]然后將待測(cè)光電探測(cè)器原位替代標(biāo)準(zhǔn)輻照度探頭，此時(shí)，將校準(zhǔn)光源照射在待測(cè)光電探測(cè)器的光敏面上，待測(cè)光電探測(cè)器有效光敏面上接收到的總輻射功率為:
[0019]I ' /4.Ec(A)dA (W)(2)
[0020]通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)照度圓筒里的濾光片調(diào)節(jié)出射光源的照度大小，在不同照度下測(cè)量待測(cè)光電探測(cè)器接收到的總輻射功率，在已知待測(cè)光電探測(cè)器相對(duì)光譜響應(yīng)率為Rrel(A)的情況下，則該光電探測(cè)器在LED輻照下的響應(yīng)電流為:
[0021]I 二 k.!;: A _ EiP.) _ Rn W義(A)O)
[0022]式(2)、(3)中A為待測(cè)光電探測(cè)器的有效光敏面積，艮(λ)為L(zhǎng)ED的光譜輻照度分布，RralO)為待測(cè)光電探測(cè)器的相對(duì)光譜響應(yīng)，λ 1； λ 2為L(zhǎng)ED發(fā)光光譜的上下限，I為待測(cè)光電探測(cè)器在LED照射下的響應(yīng)電流。當(dāng)然，這里所用的LED的發(fā)光光譜范圍必須和待測(cè)光電探測(cè)器的光譜響應(yīng)范圍有一定的交集。通過(guò)以上各已知量，可以得到系數(shù):

/
「00231 眾 _「兒，(4)
L0023」j A-Er(A)-KrM)^
[0024]則通過(guò)計(jì)算得到被測(cè)探測(cè)器的絕對(duì)光譜響應(yīng)率及外量子效率。待測(cè)光電探測(cè)器的絕對(duì)光譜響應(yīng)Rabs(X)為:
[0025]Rabs ( λ ) = k.Rrel ( λ ) (A/ff)(5)
[0026]本實(shí)用新型使待測(cè)光電探測(cè)器絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)不受照度大小的限制，擴(kuò)大了系統(tǒng)的使用范圍。
[0027]使用時(shí)，待測(cè)光電探測(cè)器12以及標(biāo)定過(guò)的已知絕對(duì)光譜輻照度的光譜輻照度探頭均固定在待測(cè)光電探測(cè)固定圓筒4中的同一位置上；所述平行光透鏡組7和濾光片6組均固定在可調(diào)節(jié)照度圓筒5中；待測(cè)光電探測(cè)固定圓筒4的前部與可調(diào)照度的可調(diào)節(jié)照度圓筒5后部相配套的轉(zhuǎn)接插口連接，可調(diào)照度的可調(diào)節(jié)照度圓筒5的另一端與LED光源10的控溫裝置相連接；待測(cè)光電探測(cè)器12的輸出端可通過(guò)BNC線與電流表相連。
[0028]使用本實(shí)用新型進(jìn)行絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)的方法如下:
[0029]把光譜輻照度探頭和LED光源分別固定在待測(cè)光電探測(cè)固定圓筒和可調(diào)節(jié)照度圓筒的響應(yīng)位置上，點(diǎn)亮LED光源和開啟控溫夾具，待溫度穩(wěn)定后測(cè)出不同電流下LED的光譜輻照度分布。把光譜輻照度探頭卸掉，將待測(cè)光電探測(cè)器固定在待測(cè)光電探測(cè)固定圓筒中，使其感光處和原來(lái)光譜輻照度探頭處于同一位置，待測(cè)探測(cè)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(zhǎng)光照下的響應(yīng)電流值，最后送給顯示記錄裝置處理。已知待測(cè)探測(cè)器的光敏面積，就可以得到其接收到的總的輻射功率。最后根據(jù)上述
【發(fā)明內(nèi)容】
部分的技術(shù)原理，已知相對(duì)光譜響應(yīng)和探測(cè)器在LED光照下的響應(yīng)電流可以計(jì)算出待測(cè)探測(cè)器的絕對(duì)光譜響應(yīng)率。最終繪出響應(yīng)度-波長(zhǎng)曲線即為待測(cè)光電探測(cè)器的絕對(duì)光譜響應(yīng)曲線并計(jì)算相應(yīng)波長(zhǎng)下的外量子效率。
【權(quán)利要求】
1.一種照度可調(diào)的光電探測(cè)器絕對(duì)光譜響應(yīng)校準(zhǔn)裝置，其特征在于設(shè)有光電采集電路、待測(cè)光電探測(cè)固定圓筒、可調(diào)節(jié)照度圓筒、濾光片組、平行光透鏡組、LED光源、LED控溫裝置、電源和顯示記錄裝置； 所述光電采集電路的輸入端接待測(cè)光電探測(cè)器的輸出端，光電采集電路的輸出端接顯示記錄裝置的輸入端，濾光片組、平行光透鏡組和LED光源從前至后依次設(shè)在可調(diào)節(jié)照度圓筒內(nèi)，平行光透鏡組用于會(huì)聚LED光源的光束，使照射到待測(cè)光電探測(cè)器光敏面上的光為平行光；LED控溫裝置設(shè)于可調(diào)節(jié)照度圓筒的尾部，電源通過(guò)LED控溫裝置接LED光源，待測(cè)光電探測(cè)器固定在待測(cè)光電探測(cè)固定圓筒上并位于可調(diào)節(jié)照度圓筒的前端開口處；待測(cè)光電探測(cè)固定圓筒的前端部與可調(diào)節(jié)照度圓筒的后端部相配套的轉(zhuǎn)接插口連接。
【文檔編號(hào)】G01D18/00GK203929098SQ201420319568
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】朱麗虹, 肖華, 陳國(guó)龍, 呂毅軍, 高玉琳 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)