CN106768351A - 红外探测器单模多变的响应度测试系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红外探测器单模多变的响应度测试系统和方法，包括：激光源，输出一定红外波长；多种单模光纤，根据红外探测器吸收红外波长的范围和激光器发射红外波长的范围，对需要测定探测器特定红外波长的响应度进行适应性更换；分光计系统，计算输入探测器光功率值；样品测试台，承载待测红外探测器；恒流电压源，至少用以测量待测红外探测器的光电流数值。本发明测试系统具有比较灵活、方便、测试简单、成本低等特点。该测试方法应用于InGaAs探测器，对于1310nm/1550nm红外波段的响应度测试具有良好的优越性。
Description
技术领域
本发明涉及一种红外探测器单模多变的响应度测试系统和方法，用于对红外探测器在吸收红外波长范围内的单模多变的响应度测试。
背景技术
近年来，随着光电技术，电子技术在电子信息行业的快速发展，大功率器件、探测器、激光器、传感器等器件在军工、通信系统、电力系统等行业都得到广泛的应用。由于InGaAs、InAs、GaN等Ⅲ-Ⅴ族材料、器件的优越性，越来越多的的企业、研究所、院校更进一步的重点对其研究，不断取得创新与突破，广泛的应用于各行各业。
探测器响应度测试是在一定反向偏压和相应波长下，单位面积光电流与光功率的比值Re＝IL/Pin。目前对探测器响应度的测试方法比较复杂而且单一化，大多测试都是进行相应光谱范围的测试研究，而且其测试设备比较昂贵、测试系统比较复杂。对于探测器吸收红外波长范围内的特定波长的响应度测试系统方法鲜有提及，而且普遍性不强。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红外探测器单模多变的响应度测试系统和方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明实施例公开一种红外探测器单模多变的响应度测试系统，包括：
激光源，输出一定红外波长；
多种单模光纤，根据红外探测器吸收红外波长的范围和激光器发射红外波长的范围，对需要测定探测器特定红外波长的响应度进行适应性更换；
分光计系统，计算输入探测器光功率值；
样品测试台，承载待测红外探测器；
恒流电压源，至少用以测量待测红外探测器的光电流数值。
优选的，在上述的红外探测器单模多变的响应度测试系统中，所述分光计系统包括分光计、第一光功率计和第二光功率计，所述分光计将激光源发射的特定波长的光功率按照1:9分成两路，光功率为1的一路被第一光功率计获取，另一路输入待测红外探测器后被第二光功率计获取。
优选的，在上述的红外探测器单模多变的响应度测试系统中，还包括连接于所述激光源的温控器，保证激光源在发射红外波长工作环境温度下的稳定性。
优选的，在上述的红外探测器单模多变的响应度测试系统中，还包括连接于所述激光源的驱动器，调节该激光源特定红外波长下的输出光功率大小。
优选的，在上述的红外探测器单模多变的响应度测试系统中，所述样品测试台包括对外界自然光进行遮挡的罩体。
优选的，在上述的红外探测器单模多变的响应度测试系统中，该红外探测器单模多变的响应度测试系统应用于InGaAs探测器测试。
相应的，本发明还公开了一种红外探测器单模多变的响应度测试方法，包括：
激光源输出一定红外波长；
多种单模光纤根据红外探测器吸收红外波长的范围和激光器发射红外波长的范围，对需要测定探测器特定红外波长的响应度进行适应性更换；
分光计系统计算输入探测器光功率值；
恒流电压源，至少用以测量待测红外探测器的光电流数值；
根据输入待测探测器的光功率值和光电流数值计算出响应度。
优选的，在上述的红外探测器单模多变的响应度测试方法中，所述分光计系统包括分光计、第一光功率计和第二光功率计，所述分光计将激光源发射的特定波长的光功率按照1:9分成两路，光功率为1的一路被第一光功率计获取，另一路输入待测红外探测器后被第二光功率计获取。
优选的，在上述的红外探测器单模多变的响应度测试方法中，通过温控器保证激光源在发射红外波长工作环境温度下的稳定性。
优选的，在上述的红外探测器单模多变的响应度测试方法中，通过驱动器调节该激光源特定红外波长下的输出光功率大小。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明测试系统具有比较灵活、方便、测试简单、成本低等特点。该测试方法应用于InGaAs探测器，对于1310nm/1550nm红外波段的响应度测试具有良好的优越性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明具体实施例中测试系统的原理方框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1所示，测试系统包括依次设置的激光源、分光计和样品测试台，激光源分别与温控器和驱动器连接，多种单模光纤设于激光源和分光计之间，分光计的两路光分别被第一光功率计和第二光功率计接收，恒流电压源连接于样品测试台，样品测试台用以承载待测样品。
激光源，用以输出一定红外波长。
温控器及驱动器的作用是保证激光源稳定的输出红外波长和调节输出光功率的大小。
根据激光器发射红外波长的范围不同，其各波长段工作的温度也随着变化；温控器用来以保证激光器在发射各红外波长段工作环境温度的稳定性，减小系统测试误差。
驱动器可用于调节该激光源特定红外波长下的输出光功率的大小。
多种单模光纤(光纤单模多变)作为可变化传输波长的重要组成部分，根据红外探测器吸收红外波长的范围和激光器发射红外波长的范围，对需要测定探测器特定红外波长的响应度进行适应性更换。
分光计、第一光功率计和第二光功率计作用，用于计算输入探测器光功率Pin值，以验证试验测试的线性关系。其中，分光计把激光源发射的特定波长的光功率分为1:9的关系，第一光功率计所得光功率大小为激光源发射功率的10％，第二光功率计所得光功率大小为激光源发射功率的90％。
恒流源用以测量探测器暗电流、光电流数值。
根据第一光功率计、第二光功率计的数值以及恒流源光电流数值可计算出探测器的响应度。
样品测试台采用半封闭测试装置避免了外界自然光对测试结果的影响。将红外探测器放入样品测试台通过恒流电压源、测试探针测出探测器暗电流、光电流、开启电压等数值。
上述系统的测试方法包括：
(1)因无法直接测定探测器输入光功率Pin的值，在测定探测器产生光电流和所接收入射光功率之前，对样品测试台进行光功率校正。样品测试台全封闭状态下，传输红外波长确定、温控器恒定条件下，调节驱动器大小，分别记录第一光功率计和第二光功率计各阶段显示读数，通过比较验证是否满足线性关系。
(2)在无样品测试情况下，第一光功率计和第二光功率计数值比为线性关系后，对红外探测器在单模光纤1情况下进行试验。根据步骤(1)中第一光功率计所显示读数，该步骤只需调节驱动器大小以匹配步骤(1)中第一光功率计所示，记录此时第二光功率计所显示读数，并同时记录恒流电压源显示的光电流读数，进行多点调节记录，在测试样品需在全封闭条件下进行。
(3)步骤(2)中所测探测器响应度大小仅满足在单模光纤1情况下的响应度，为了测量探测器吸收不同波长的相应度情况，对单模光纤1进行更换，选择单模光纤2，单模光纤2的传输波长需满足激光器发射红外波长范围以及红外探测器吸收波长。
(4)因光纤及激光器的灵敏度比较高，拆卸单模光纤波长时需注意静电等因素，拆卸组装完单模光纤2后，需重新调节温控器、驱动器的大小以满足激光器发射相应的红外波长，根据步骤(1)中第一光功率计记录读数所示，在该步骤中调节驱动器大小以匹配步骤(1)中第一光功率计所示，记录此时第二光功率计所显示读数，并同时记录恒流电压源显示的光电流读数进行多点调节记录，在测试样品需在全封闭条件下进行。
(5)单模光纤2测定条件下，测得红外探测器对应波长的响应度，依此参照步骤(1)～(4)，更换单模光纤2，调节温控器、驱动器大小，记录单模光纤3情况下的输出光功率和对应的光电流大小，探测器测试需在全封闭条件下进行。
本案测试方法根据探测器吸收红外波长的范围，测试其各红外波长下的对应响应度。根据InGaAs探测器应用领域，该测试方法对于1310nm/1550nm红外波段的响应度测试具有良好的优越性，该单模多变响应度测方法具有使用方便、灵活、易搭建、拆卸、测试装置占地面积小以及成本低等优点。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种红外探测器单模多变的响应度测试系统，其特征在于，包括：
激光源，输出一定红外波长；
多种单模光纤，根据红外探测器吸收红外波长的范围和激光器发射红外波长的范围，对需要测定探测器特定红外波长的响应度进行适应性更换；
分光计系统，计算输入探测器光功率值；
样品测试台，承载待测红外探测器；
恒流电压源，至少用以测量待测红外探测器的光电流数值。
2.根据权利要求1所述的红外探测器单模多变的响应度测试系统，其特征在于：所述分光计系统包括分光计、第一光功率计和第二光功率计，所述分光计将激光源发射的特定波长的光功率按照1:9分成两路，光功率为1的一路被第一光功率计获取，另一路输入待测红外探测器后被第二光功率计获取。
3.根据权利要求1所述的红外探测器单模多变的响应度测试系统，其特征在于：还包括连接于所述激光源的温控器，保证激光源在发射红外波长工作环境温度下的稳定性。
4.根据权利要求1所述的红外探测器单模多变的响应度测试系统，其特征在于：还包括连接于所述激光源的驱动器，调节该激光源特定红外波长下的输出光功率的大小。
5.根据权利要求1所述的红外探测器单模多变的响应度测试系统，其特征在于：所述样品测试台包括对外界自然光进行遮挡的罩体。
6.根据权利要求1所述的红外探测器单模多变的响应度测试系统，其特征在于：该红外探测器单模多变的响应度测试系统应用于InGaAs探测器测试。
7.一种红外探测器单模多变的响应度测试方法，其特征在于，包括：
激光源输出一定红外波长；
多种单模光纤根据红外探测器吸收红外波长的范围和激光器发射红外波长的范围，对需要测定探测器特定红外波长的响应度进行适应性更换；
分光计系统计算输入探测器光功率值；
恒流电压源，至少用以测量待测红外探测器的光电流数值；
根据输入待测探测器的光功率值和光电流数值计算出响应度。
8.根据权利要求7所述的红外探测器单模多变的响应度测试方法，其特征在于：所述分光计系统包括分光计、第一光功率计和第二光功率计，所述分光计将激光源发射的特定波长的光功率按照1:9分成两路，光功率为1的一路被第一光功率计获取，另一路输入待测红外探测器后被第二光功率计获取。
9.根据权利要求7所述的红外探测器单模多变的响应度测试方法，其特征在于：通过温控器保证激光源在发射红外波长工作环境温度下的稳定性。
10.根据权利要求7所述的红外探测器单模多变的响应度测试方法，其特征在于：通过驱动器调节该激光源特定红外波长下的输出光功率大小。
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