專利名稱：一種寬光譜光電測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)輻射定標(biāo)測(cè)量?jī)x器，尤其涉及一種寬光譜光電測(cè)試系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)從紫外光譜到紅外光譜的光譜響應(yīng)度測(cè)量和偏置電壓在O 15V的伏安特性測(cè)量。
背景技術(shù)：
光譜響應(yīng)、伏安特性是光電探測(cè)器的主要性能參數(shù)，通過測(cè)試這些參數(shù)，對(duì)實(shí)際的光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及光電探測(cè)器器件制備工藝的提高與改進(jìn)等都具有十分重要的意義。市面上現(xiàn)有的光電探測(cè)器測(cè)試系統(tǒng)，例如Newport等公司的光電探測(cè)器測(cè)試儀， 包括寬光譜光源、單色儀、濾光片輪、暗箱、數(shù)據(jù)采集放大電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)加載有單色儀控制模塊、濾光片輪控制模塊、電機(jī)控制模塊和數(shù)據(jù)采集模塊；主要針對(duì)單一的光譜響應(yīng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，沒有設(shè)置伏安特性測(cè)試功能，僅能對(duì)普通的零偏壓PN結(jié)光電二極管進(jìn)行光譜響應(yīng)測(cè)試，而無(wú)法開展對(duì)需要加偏壓的PIN管、APD管和光電三極管的性能測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種寬光譜光電測(cè)試系統(tǒng)，解決現(xiàn)有光電探測(cè)器測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試功能單一、測(cè)試對(duì)象和測(cè)試光譜范圍有限的問題。本發(fā)明的一種寬光譜光電測(cè)試系統(tǒng)，包括寬光譜光源、單色儀、濾光片輪、暗箱、 數(shù)據(jù)采集放大電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和計(jì)算機(jī)，暗箱內(nèi)裝設(shè)有準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、分光鏡、第一電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)和第二電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，第一電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝有第一標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器和第二標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器，第二電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝有第一參考光電探測(cè)器和第二參考光電探測(cè)器，寬光譜光源發(fā)出的光進(jìn)入單色儀進(jìn)行分光，經(jīng)濾光片輪濾除高階光譜，輸出單色光，再經(jīng)準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)直為平行光，投射到分光鏡上，進(jìn)行5:5分光，透射光被第一或第二標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器接收，反射光被第一參考光電探測(cè)器或第二參考光電探測(cè)器接收；第一標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器或第二標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器輸出電信號(hào)和第一參考光電探測(cè)器或第二參考光電探測(cè)器輸出電信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集放大電路送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算機(jī)加載有單色儀控制模塊、濾光片輪控制模塊、電機(jī)控制模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，計(jì)算機(jī)通過電機(jī)控制模塊控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)第一電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)和第二電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，通過單色儀控制模塊、濾光片輪控制模塊和數(shù)據(jù)采集模塊完成單色儀控制、濾光片輪控制和數(shù)據(jù)采集功能，其特征在于還具有偏壓電路，偏壓電路輸入端連接計(jì)算機(jī)，偏壓電路輸出端連接待測(cè)光電探測(cè)器；偏壓電路由控制電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路串聯(lián)組成；控制電路由微型計(jì)算機(jī)芯片及其外圍電路組成，接受計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令，輸出偏置電壓幅度數(shù)字信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路接收該偏置電壓幅度數(shù)字信號(hào)并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)偏置電壓，加載在待測(cè)光電探測(cè)器上；所述分光鏡為寬光譜點(diǎn)格分光鏡，光譜范圍為200 2000nm波段；所述計(jì)算機(jī)加載有測(cè)試功能模塊，測(cè)試功能模塊包括光譜響應(yīng)度測(cè)試子模塊和伏安特性測(cè)試子模塊；
所述光譜響應(yīng)度測(cè)試子模塊進(jìn)行下述操作Al.驅(qū)動(dòng)第一、第二電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)向電機(jī)控制模塊發(fā)出指令，電機(jī)控制模塊控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)第一電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)和第二電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，使得第一標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器或第二標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器的光軸和第一參考光電探測(cè)器或第二參考光電探測(cè)器的光軸互相垂直；A2.輸出光波控制濾光片輪控制模塊，使濾光片輪轉(zhuǎn)到所需測(cè)試的起始波長(zhǎng)λ i 和截止波長(zhǎng)λ j所限定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，200nm彡A1 < Aj ^ 2000nm,以波長(zhǎng)間隔Δ λ控制單色儀依次輸出波長(zhǎng)λ i的光波，i = 1，…，j ； Δ λ = 5nm或IOnm ；A3.采集Ife Ui)和I. Ui)控制數(shù)據(jù)采集模塊，使數(shù)據(jù)采集放大電路對(duì)第一標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器或第二標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器輸出的波長(zhǎng)-電流信號(hào)Is (λ i)和第一參考光電探測(cè)器或第二參考光電探測(cè)器的第一輪輸出波長(zhǎng)-電流信號(hào)I· ( λ i)依次進(jìn)行采集；A4.判斷I標(biāo)Ui)和I參Ui)是否超過量程判斷I標(biāo)Ui)和I參Ui)大小是否超過量程，是則進(jìn)行操作A5，否則進(jìn)行操作A6 ；A5.數(shù)據(jù)采集放大電路換檔控制數(shù)據(jù)采集放大電路進(jìn)行換檔，轉(zhuǎn)操作A3 ；A6.存儲(chǔ)I標(biāo)Ui)和I參Ui)將采集的I標(biāo)Ui)和I參Ui)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)存儲(chǔ)， 轉(zhuǎn)操作A3，直至達(dá)到截止波長(zhǎng)λ j ；Α7.驅(qū)動(dòng)第一電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)向電機(jī)控制模塊發(fā)出指令，電機(jī)控制模塊控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)第一電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，使得待測(cè)光電探測(cè)器的光軸對(duì)準(zhǔn)分光鏡的透射光；Α8.輸出光波以波長(zhǎng)間隔Δ λ控制單色儀依次輸出波長(zhǎng)Xi的光波，i = 1，···， j ； Δ λ = 5nm 或 IOnm ；A9.采集IitUi)和/_(為):控制數(shù)據(jù)采集模塊，使數(shù)據(jù)采集放大電路對(duì)待測(cè)光電探測(cè)器輸出的波長(zhǎng)-電流信號(hào)Iit ( λ J和第一參考光電探測(cè)器或第二參考光電探測(cè)器的第二輪輸出波長(zhǎng)-電流信號(hào)依次進(jìn)行采集；Α10.判斷I待(λ i)和/參(Λ)是否超過量程判斷采集到的Iit(Ai)和/參(Λ)大小是否超過量程，是則進(jìn)行操作All，否則進(jìn)行操作Α12 ；All.數(shù)據(jù)采集放大電路換檔控制數(shù)據(jù)采集放大電路進(jìn)行換檔，轉(zhuǎn)操作A9 ；A12.存儲(chǔ)Iit (λ J和將采集的Iit U D和傳輸?shù)接?jì)算機(jī)存儲(chǔ)，轉(zhuǎn)操作Α9，直至達(dá)到截止波長(zhǎng)入」；Α13.計(jì)算光譜響應(yīng)度計(jì)算待測(cè)光電探測(cè)器對(duì)每個(gè)波長(zhǎng)的光譜響應(yīng)度Rit ( λ J
權(quán)利要求
1. 一種寬光譜光電測(cè)試系統(tǒng)，包括寬光譜光源(1)、單色儀O)、濾光片輪(3)、暗箱 (10)、數(shù)據(jù)采集放大電路(11)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(1 和計(jì)算機(jī)(13)，暗箱(10)內(nèi)裝設(shè)有準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)G)、分光鏡(5)、第一電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)(14)和第二電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)(15)，第一電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)(14) 上安裝有第一標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器(6)和第二標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器(7)，第二電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)(1 上安裝有第一參考光電探測(cè)器(8)和第二參考光電探測(cè)器(9)，寬光譜光源(1)發(fā)出的光進(jìn)入單色儀( 進(jìn)行分光，經(jīng)濾光片輪C3)濾除高階光譜，輸出單色光，再經(jīng)準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)(4)準(zhǔn)直為平行光，投射到分光鏡( 上，進(jìn)行5:5分光，透射光被第一或第二標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器接收，反射光被第一參考光電探測(cè)器(8)或第二參考光電探測(cè)器(9)接收；第一標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器(6)或第二標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器(7)輸出電信號(hào)和第一參考光電探測(cè)器(8)或第二參考光電探測(cè)器(9)輸出電信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集放大電路(11)送至計(jì)算機(jī)(1 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算機(jī)(1 加載有單色儀控制模塊、濾光片輪控制模塊、電機(jī)控制模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，計(jì)算機(jī)(1 通過電機(jī)控制模塊控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(1 驅(qū)動(dòng)第一電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)(14)和第二電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)(15)，通過單色儀控制模塊、濾光片輪控制模塊和數(shù)據(jù)采集模塊完成單色儀控制、濾光片輪控制和數(shù)據(jù)采集功能，其特征在于還具有偏壓電路(16)，偏壓電路輸入端連接計(jì)算機(jī)，偏壓電路輸出端連接待測(cè)光電探測(cè)器；偏壓電路由控制電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路串聯(lián)組成；控制電路由微型計(jì)算機(jī)芯片及其外圍電路組成，負(fù)責(zé)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，接收計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令，并向數(shù)模轉(zhuǎn)換電路輸出偏置電壓幅度數(shù)字信號(hào)；數(shù)模轉(zhuǎn)換電路接收控制電路發(fā)出的偏置電壓幅度數(shù)字信號(hào)并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)偏置電壓，加載在待測(cè)光電探測(cè)器上；所述分光鏡(4)為寬光譜點(diǎn)格分光鏡，光譜范圍為200 2000nm波段； 所述計(jì)算機(jī)加載有測(cè)試功能模塊，測(cè)試功能模塊包括光譜響應(yīng)度測(cè)試子模塊和伏安特性測(cè)試子模塊；所述光譜響應(yīng)度測(cè)試子模塊進(jìn)行下述操作Al.驅(qū)動(dòng)第一、第二電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)向電機(jī)控制模塊發(fā)出指令，電機(jī)控制模塊控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(1 驅(qū)動(dòng)第一電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)(14)和第二電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)(15)，使得第一標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器(6)或第二標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器(7)的光軸和第一參考光電探測(cè)器⑶或第二參考光電探測(cè)器(9)的光軸互相垂直；A2.輸出光波控制濾光片輪控制模塊，使濾光片輪C3)轉(zhuǎn)到所需測(cè)試的起始波長(zhǎng)X1 和截止波長(zhǎng)λ j所限定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，200nm彡A1 < Aj ^ 2000nm,以波長(zhǎng)間隔Δ λ控制單色儀O)依次輸出波長(zhǎng)λ i的光波，i = 1，…，j ； Δ λ = 5nm或IOnm ；A3.采集Ife Ui)和I· Ui)控制數(shù)據(jù)采集模塊，使數(shù)據(jù)采集放大電路(11)對(duì)第一標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器(6)或第二標(biāo)準(zhǔn)光電探測(cè)器(7)輸出的波長(zhǎng)-電流信號(hào)IfeUi)和第一參考光電探測(cè)器(8)或第二參考光電探測(cè)器(9)的第一輪輸出波長(zhǎng)-電流信號(hào)I· (λ》依次進(jìn)行采集；A4.判斷I標(biāo)Ui)和I參Ui)是否超過量程判斷I標(biāo)Ui)和I參Ui)大小是否超過量程，是則進(jìn)行操作A5，否則進(jìn)行操作A6 ；A5.數(shù)據(jù)采集放大電路換檔控制數(shù)據(jù)采集放大電路(11)進(jìn)行換檔，轉(zhuǎn)操作A3 ； A6.存儲(chǔ)I標(biāo)Ui)和I參Ui)將采集的I標(biāo)Ui)和I參Ui)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)存儲(chǔ)，轉(zhuǎn)操作A3，直至達(dá)到截止波長(zhǎng)Xj;A7.驅(qū)動(dòng)第一電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)向電機(jī)控制模塊發(fā)出指令，電機(jī)控制模塊控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 (12)驅(qū)動(dòng)第一電動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)(14)，使得待測(cè)光電探測(cè)器的光軸對(duì)準(zhǔn)分光鏡(5)的透射光；A8.輸出光波以波長(zhǎng)間隔Δ λ控制單色儀⑵依次輸出波長(zhǎng)Xi的光波，i = 1，···， j ； Δ λ = 5nm 或 IOnm ；A9.采集IitUi)和控制數(shù)據(jù)采集模塊，使數(shù)據(jù)采集放大電路(11)對(duì)待測(cè)光電探測(cè)器輸出的波長(zhǎng)-電流信號(hào)Iit (λ i)和第一參考光電探測(cè)器(8)或第二參考光電探測(cè)器 (9)的第二輪輸出波長(zhǎng)-電流信號(hào)依次進(jìn)行采集；Α10.判斷ι待Ui)和/參(Λ)是否超過量程判斷采集到的ι待Ui)和/參(Λ)大小是否超過量程，是則進(jìn)行操作All，否則進(jìn)行操作A12 ；All.數(shù)據(jù)采集放大電路換檔控制數(shù)據(jù)采集放大電路(11)進(jìn)行換檔，轉(zhuǎn)操作A9 ； A12.存儲(chǔ)ι待Ui)和/參(Λ):將采集的IitUi)和/參(Λ)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)存儲(chǔ)，轉(zhuǎn)操作 A9，直至達(dá)到截止波長(zhǎng)入」；A13.計(jì)算光譜響應(yīng)度計(jì)算待測(cè)光電探測(cè)器對(duì)每個(gè)波長(zhǎng)的光譜響應(yīng)度Rit (λ》
全文摘要
一種寬光譜光電測(cè)試系統(tǒng)，屬于光學(xué)輻射定標(biāo)測(cè)量?jī)x器，解決現(xiàn)有光電探測(cè)器測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試功能單一、測(cè)試對(duì)象和測(cè)試光譜范圍有限的問題。本發(fā)明包括寬光譜光源、單色儀、濾光片輪、暗箱、數(shù)據(jù)采集放大電路、偏壓電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)加載有單色儀控制模塊、濾光片輪控制模塊、電機(jī)控制模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，還加載有包括光譜響應(yīng)度測(cè)試子模塊和伏安特性測(cè)試子模塊的測(cè)試功能模塊。本發(fā)明將光電探測(cè)器光譜響應(yīng)、伏安特性等測(cè)量參數(shù)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了寬光譜范圍的測(cè)量，并有效提高了測(cè)量精確度，在測(cè)試器件的范圍上也進(jìn)行了擴(kuò)展，可以完成零偏的光電二極管和需要加一定偏壓的PIN管、APD管和光電三極管的性能測(cè)試。
文檔編號(hào)G01R31/26GK102305905SQ20111013577
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者元秀華, 劉瑜, 趙茗 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)