专利名称：激光毁伤硅基探测器的测量方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光毁伤硅基探测器的测量方法和装置，可以用于光电测试，应用领域包括探测器的研制、激光加工和科学研究等领域。
背景技术：
光电探测器是光电检测系统的核心部件，广泛的应用于军事、工业、医疗等各领域。在一些特殊的场合，光电传感器经常要与激光光源配合使用，因而不可避免地存在激光对光电传感器的破坏问题。探测器被强激光损伤后，性能会发生改变，表现为响应度下降， 暗电流上升。国内外学者对于强激光辐照探测器进行了大量的理论和实验工作，主要侧重于激光辐照探测器的损伤阈值和损伤机理研究，而对于探测器损伤后光电流、暗电流和响应度的变化研究的极少。而掌握激光诱导探测器损伤后性能的变化规律对研究激光辐照探测器的损伤机理，提高探测器的抗激光损伤能力具有重要意义。本发明提供了一套激光毁伤硅基探测器的测量方法和装置，采用CCD成像技术获得强激光辐照前后探测器表面形貌图像，采用电流检测技术测量激光辐照前后光电流、暗电流以及探测器响应度的变化，根据表面形貌和响应性能的变化判定激光对探测器的损伤情况。该实验装置准确、简洁、易于操作，能对激光辐照探测器表面损伤进行实时监测，适用于激光辐照硅基单元探测器损伤效应的研究。

发明内容
研究强激光辐照下，探测器被损伤程度与电学性能变化的关系，对于研究激光辐照探测器的损伤机理，提高探测器的抗激光损伤能力具有重要意义。本发明提供了一套可直观检测探测器被激光诱导损伤后，表面形貌、光电流、暗电流的测量方法和装置。该装置包含激光辐照系统，CCD成像系统，电流检测系统。激光辐照系统包含有Nd:YAG激光器(1)，激光衰减器O)，分光片(3)，激光能量计 G)，会聚透镜(5)。由Nd:YAG激光器发出的激光，经过激光衰减器、分光镜、会聚透镜垂直辐照在探测器表面。衰减器可以调节入射激光的能量大小，分光镜和能量计可以实时监测入射激光的能量，样品被固定在调整架上，可以方便的进行调节。电流检测系统由He-Ne激光器(8)，衰减器(9)，测试电路(10)和光电检流计(11) 组成。探测器依据内光电效应进行工作，在入射激光功率不太大的情况下，探测器工作在线性区。探测器对入射光的响应度是光电探测器的一项重要指标，跟入射光波长相关，即在某一波长λ光的光功率辐射下，所输出的电压ν(λ)、电流ι(λ)不一样，所以有电压光谱响应率Rv和电流光谱响应率民之分，记为
权利要求
1.一种激光毁伤硅基探测器的测量方法和装置，由激光辐照系统，CCD成像系统，电流检测系统组成。激光辐照系统可以输出不同功率密度的强激光，对探测器进行辐照；电流检测系统能检测探测器对参考光的光电流和暗电流；CCD成像系统能对激光损伤前后探测器表面形貌进行成像。通过对激光辐照前后探测器表面形貌和响应性能的比较，判断强激光对探测器的损伤情况。
2.根据权利要求1所述的激光辐照系统，其特征在于，由Nd:YAG激光器(1)，激光衰减器0)，分光片(3)，激光能量计G)，会聚透镜(5)，样品(6)和三维调整架(7)构成。调节衰减器，可以输出不同功率密度的激光，调节样品到会聚透镜的距离，可以改变辐照到样品上激光光斑大小。
3.根据权利要求1所述的电流检测系统，其特征在于，包含He-Ne激光器(8)，测试电路(9)和灵敏检流计(10)。
4.根据权利要求1所述的CXD成像系统，其特征在于，包括白光二极管(11)，成像透镜 (12)，面阵CCD (13)和计算机(14)。
5.根据权利要求2所述的激光辐照系统，其特征在于，调Q的Nd:YAG激光器(1)波长为1064nm，脉宽为9ns，重复频率10Hz，单脉冲最大激光能量为500mJ。
6.根据权利要求2所述的激光辐照系统，其特征在于，激光衰减器(2)由一组中性密度的衰减镜片构成，镜片直径为50mm，最大衰减80db，最小衰减倍数1. 07db，通过对不同衰减片的组合，可以使激光输出能量由小到大逐渐增加。
7.根据权利要求2所述的激光辐照系统，其特征在于，激光能量计(4)的型号是 NIM-E1000型激光能量计。分辨率为0. 4mJ，测量不确定度为4%，适用波长为1064nm。
8.根据权利要求2所述的激光辐照系统，其特征在于，会聚透镜(5)的口径为25mm，焦距为125mm。
9.根据权利要求3所述的电流检测系统，其特征在于，He-Ne激光器(8)的功率为5mw。
10.根据权利要求3所述的电流检测系统，其特征在于，测试电路(10)的反向偏压为 40V，47yF和0. 1 μ F的电容起滤波作用，具体见附图
2。
11.根据权利要求3所述的电流检测系统，其特征在于，光电检流计(11)的精度为 1(Γ9Α。
12.根据权利要求4所述的CCD成像系统，其特征在于，白光二极管(12)的功率为 0. Imw,工作电流20mA，二极管到样品表面的距离约为6cm，二极管与探测器表面法线的夹角在25-30°C之间。
13.根据权利要求4所述的CXD成像系统，其特征在于，成像透镜(13)的焦距为70mm， 口径为25mm的成像透镜。
14.根据权利要求4所述的C⑶成像系统，其特征在于，(XD(14)的总像素为 (537 (H) X 505 (V))。
全文摘要
光电探测器是光电检测系统的核心部件，在一些特殊的场合，光电传感器经常要与激光光源配合使用，因而不可避免地存在激光对光电传感器的破坏问题。本发明属光电测试领域，提供了一种激光毁伤硅基探测器的测量方法和装置。根据强激光辐照前后探测器表面形貌、光电流、暗电流以及响应度的变化，判断激光对探测器损伤程度。以前对激光辐照探测器的研究，主要侧重于损伤阈值和损伤机理，对于定量研究探测器损伤过程中暗电流、光电流及响应度变化没有被报道。本发明能够在线检测探测器损伤过程中电学参量及表面形貌的变化，具有全面、准确、方便等优点，适用于硅基单元探测器的损伤检测以及激光诱导探测器的损伤机理研究。可以应用到激光加工、光学部件质量检测、激光器的研制等领域。
文档编号G01R31/26GK102156135SQ20101057313
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者周鸣岐, 张喜和, 徐立君, 李昌立, 蔡红星, 谭勇, 金光勇 申请人:长春理工大学