CN116642580A - 一种光电探测器激光损伤测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种光电探测器激光损伤的测试装置，包括：激光器、二分之一波片、56度偏振片、45度分光片、功率计、快门、高透高反镜、准直光源、扩束系统、透镜、45度分光片、第一滤光衰减组件、光束质量分析仪、反射镜、被测光电探测器放置的样品控制台、第一光电探测器、第二滤光衰减组件、第一分光镜、分光棱镜、光热探测器、位敏探测器、成像系统、第二分光镜、探测光源、第三滤光衰减组件、第二光电探测器、示波器和终端控制系统；本发明使用时可以实现对光电探测器传感/感光部位的无拆卸激光损伤测试，同时采用融合了双光电探测器、光热探测器、位敏探测器以及在线成像系统，优势互补，实现探测器损伤信号的高精度检测与测量。

Description

一种光电探测器激光损伤测试装置及方法

技术领域

本发明涉及光电探测器件激光损伤测试领域，具体涉及一种高精度定位和在线实时监测光电探测器激光损伤的测量装置和方法。

背景技术

随着光电成像、光电传感等探测器应用的不断发展，因其具备灵敏度高、体积小等特点，在光电检测领域得到了广泛的应用。目前在军事战略防御领域，民用探测领域中发挥着重要作用。由于光电探测器灵敏度高，在光学系统中处于激光辐照的聚焦处，容易产生干扰或损伤，所以对光电探测器激光损伤是目前激光与物质相互作用领域的一个重要研究课题。

正因为如此，研究激光对光电探测器的辐照效应，认识探测器的干扰或损伤产生的机理，阐述激光辐照对探测器干扰或损伤的影响，可以为激光光电对抗过程提供数据支持。为达到这样的目标，需针对激光与光电探测器相互作用过程、损伤过程、规律及机理进行充分研究，以满足激光防护、抗干扰以及激光对抗等的需求，具有重要学术价值及应用价值。

但是，因光电探测器的感光/传感部位内置于器件内，受器件外壳等部件遮挡的影响，而不得不对探测器进行拆卸，以致无法兼容器件电信号等参数的监测。同时，由于探测器探测个体元尺寸较小，损伤在线成像系统有时无法准确判断探测器是否损伤，也无法准确定位损伤位置，测量精度低，而只能采用离线检测的方式。因此，建立一套研究激光损伤光探测器损伤时的高精度定位和在线实时监测系统就十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种光电探测器激光损伤测试装置及方法，该装置具有高精度定位、实时监测、响应速度快、准确率高等优点，能够实现光电探测器传感/感光部位的无拆卸激光损伤测试，实现测试系统的集成性和方便性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种光电探测器激光损伤的测试装置，其特点在于，包括：激光器、二分之一波片、56度偏振片、45度分光片、功率计、快门、高透高反镜、准直光源、扩束系统、透镜、45度分光片、第一滤光衰减组件、光束质量分析仪、反射镜、供被测光电探测器放置的样品控制台、第一光电探测器、第二滤光衰减组件、第一分光镜、分光棱镜、光热探测器、位敏探测器、成像系统、第二分光镜、探测光源、第三滤光衰减组件、第二光电探测器、示波器和终端控制系统。

所述激光器发出的激光光束依次经所述二分之一波片、56度偏振片、45度分光片、快门、高透高反镜、扩束系统、透镜和45度分光片后分为二部分，其中一部分经所述反射镜反射后，辐照至被测光电探测器的表面上，另一部分经所述第一滤光衰减组件后由所述光束质量分析仪接收。

所述准直光源依次经所述高透高反镜、扩束系统、透镜，45度分光片和反射镜后照射到被测光电探测器的表面上。

所述探测光源发出的探测光束经所述第二分光镜后分为第一透射光束和第一反射光束，所述第一透射光束斜入射至被测光电探测器的表面上，经该测光电探测器反射后，经所述第一分光镜分为第二透射光束和第二反射光束，所述第二反射光束经所述第二滤光衰减组件后，由所述第一光电探测器接收，所述第二透射光束经所述分光棱镜后分为第三透射光束和第三反射光束，分别由所述光热探测器和位敏探测器接收，所述第一反射光束经所述第三滤光衰减组件后，由第二光电探测器接收。

所述激光器发出的激光光束、准直光源发出的准直光束和探测光源发出的探测光束聚焦重合于所述被测光电探测器的待测处。

所述第一光电探测器和第二光电探测器分别连接示波器。

所述激光器、功率计、快门、光束质量分析仪、样品控制台、光热探测器、位敏探测器、成像系统、探测光源分别连接所述终端控制系统。

进一步，所述第二光电探测器和第一光电探测器分别用于测量探测光源照射被测光电探测器前后波形的变化情况。

进一步，所述光热探测器和位敏探测器分别用于测量激光器辐照被测光电探测器前后的光热信号和位置变化信息。

进一步，采用独立的探测光源照射被测光电探测器，并以此耦合双光电探测器、光热探测器和位敏探测器。

进一步，所述第一分光镜和第二分光镜的透射和反射比均为9:1。

进一步，所述样品控制台具有调整x，y，z三个方向位置的功能。

所述高透高反镜对激光器输出的光束为高透，对准直光源输出的准直光束为高反射。

进一步，所述光束质量分析仪到45度分光片的距离与被测光电探测器测试面到45度分光片的距离相等，以保证光束质量分析仪测得的光斑大小，就是辐照至被测光电探测器表面上的光斑大小。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：实现对光电探测器传感/感光部位的无拆卸激光损伤测试，同时采用融合了双光电探测器、光热探测器、位敏探测器以及在线成像系统，优势互补，实现探测器损伤信号的高精度检测与测量。

附图说明

图1为本发明实施例光电探测器激光损伤测试装置整体结构示意图。

具体实施方式

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清晰描述。所描述实施例仅仅是本发明一部分，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域相关人员在没有做出创造性工作前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供的光电探测器激光损伤测试装置整体结构示意图，所述装置主要包括激光器1、二分之一波片2、56度偏振片3、45度分光片4、功率计5、快门6、高透高反镜7、准直光源8、扩束系统9、透镜10、45度分光片11、滤光衰减组件12、光束质量分析仪13、反射镜14、被测光电探测器15、样品控制台16、光电探测器17、滤光衰减组件18、分光镜19、分光棱镜20、光热探测器21、位敏探测器22、成像系统23、分光镜24、探测光源25、滤光衰减组件26、光电探测器27、示波器28和终端控制系统29，其中：

激光器1发出的激光经过二分之一波片2、56度偏振片3、45度分光片4、快门6、高透高反镜7、扩束系统9、透镜10、45度分光片11、反射镜14后照射到被测光电探测器15的表面上；

准直光源8经过高透高反镜7、扩束系统9、透镜10，45度分光片11、反射镜14后照射到被测光电探测器15；用于判断激光辐照至被测光电探测器15的位置；高透高反镜7对激光器1输出的光束为高透，对准直光源8输出的光束为高反射。

经过透镜10的激光，经过45度分光片11分光后，部分光依次进入滤光衰减组件12和光束质量分析仪13。用于监测辅助至被测光电探测器15表面上的光斑形貌和尺寸。其中光束质量分析仪13放置的位置与被测光电探测器15的位置相同，以保证光束质量分析仪13测得的光斑大小，就是辐照至被测光电探测器15表面上的光斑大小。

探测光源25发出的激光经过分光镜24后，斜入射至被测光电探测器15表面上，后反射进入分光镜19和分光棱镜20，最后进入光热探测器21；光热探测器21主要用于判断激光辐照被测光电探测器15前后光热信号的变化。

经过分光镜19反射的部分光进入滤光衰减组件18后再进入光电探测器17；分光镜19的透射和反射比为9:1。

经过分光镜24反射的部分光进入滤光衰减组件26后再进入光电探测器27；分光镜24的透射和反射比为9:1。

光电探测器17和光电探测器27主要用于对比激光辐照被测光电探测器15前后波形的变化情况，并通过示波器28来显示波形。

经过分光棱镜20反射的部分光进入位敏探测器22；分光棱镜的透射和反射比为5:5。位敏探测器22主要用于探测激光辐照被测光电探测器15前后位置的变化。

被测光电探测器15放置于样品控制台16上。样品控制台15具有调整x，y，z三个方向位置的功能；

光电探测器17和光电探测器27连接至示波器上；

激光器1输出的激光能量由二分之一波片2和56度偏振片3组合来调节，具体通过旋转二分之一波片2的角度来实现；

激光器1输出的光束与准直激光8输出的光束经由高透高反镜7耦合后，以同轴的方式进行传输，实现通过准直光源来判断激光器1的光束经过透镜10聚焦后辐照至被测光电探测器15表面上的位置。

激光器1、功率计5、快门6、光束质量分析仪13、样品控制台16、光热探测器21、位敏探测器22、成像系统23、探测光源25连接至终端控制系统29上；由终端控制系统29统一控制，并在终端控制系统29上实时显示、记录和存储所有数据与结果。

具体实施中，首先打开准直光源8，选定辐照至被测光电探测器15的位置，调节探测光源25的位置，保证经分光镜24传输后的激光照射至被测光电探测器15表面的位置与准直光源8辐照至被测光电探测器15的位置重合。同时确保反射光分别经分光镜19和滤光衰减组件18后能被光电探测器17测量到。而经分光棱镜20后的光束能被光热探测器21和位敏探测器22探测到。

关闭准直光源8，进行信号校准步骤。采集光电探测器27和光电探测器17的信号，判断经过被测光电探测器15反射后的信号差异，作为损伤判断的参考信号。记录探测光源25经被测光电探测器15反射后照射至位敏探测器22上的位置，以及光热探测器上的能量信号，作为损伤判断的参考信号。

系统校准后，开启激光器1，当激光辐照至被测光电探测器15表面上发生微损伤时，通过光电探测器27和光电探测器17获得的波形变化；光热探测器21获得的辐照前后的光热信号变化；位敏探测器22获得的辐照前后的位置信息变化。如果三种信号相对于参考信号，都发生变化，则说明被测光电探测器15已经发生损伤现象。如果三种信号发生强烈变化，可以判断损伤程度较高，再采用成像系统23对损伤点进行在线拍照。

本发明实施例所提供的测试装置采用双光电探测器探测激光辐照光电探测器前后的波形变化；采用位敏探测器获取激光辐照探测器前后的位置信息；采用光热探测器获取激光辐照探测器前后的光热信息，进而实现对探测器损伤初始和损伤程度的判断，并借助成像系统，实现对损伤点的形貌进行拍照。通过多种方式，实现测量和检查的优势互补，系统具有响应速度快、误判率低、操作简单等优点。

Claims (8)

1.一种光电探测器激光损伤的测试装置，其特征在于，包括：激光器(1)、二分之一波片(2)、56度偏振片(3)、45度分光片(4)、功率计(5)、快门(6)、高透高反镜(7)、准直光源(8)、扩束系统(9)、透镜(10)、45度分光片(11)、第一滤光衰减组件(12)、光束质量分析仪(13)、反射镜(14)、供被测光电探测器(15)放置的样品控制台(16)、第一光电探测器(17)、第二滤光衰减组件(18)、第一分光镜(19)、分光棱镜(20)、光热探测器(21)、位敏探测器(22)、成像系统(23)、第二分光镜(24)、探测光源(25)、第三滤光衰减组件(26)、第二光电探测器(27)、示波器(28)和终端控制系统(29)；

所述激光器(1)发出的激光光束依次经所述二分之一波片(2)、56度偏振片(3)、45度分光片(4)、快门(6)、高透高反镜(7)、扩束系统(9)、透镜(10)和45度分光片(11)后分为二部分，其中一部分经所述反射镜(14)反射后，辐照至被测光电探测器(15)的表面上，另一部分经所述第一滤光衰减组件(12)后由所述光束质量分析仪(13)接收；

所述准直光源(8)依次经所述高透高反镜(7)、扩束系统(9)、透镜(10)，45度分光片(11)和反射镜(14)后照射到被测光电探测器(15)的表面上；

所述探测光源(25)发出的探测光束经所述第二分光镜(24)后分为第一透射光束和第一反射光束，所述第一透射光束斜入射至被测光电探测器(15)的表面上，经该测光电探测器(15)反射后，经所述第一分光镜(19)分为第二透射光束和第二反射光束，所述第二反射光束经所述第二滤光衰减组件(18)后，由所述第一光电探测器(17)接收，所述第二透射光束经所述分光棱镜(20)后分为第三透射光束和第三反射光束，分别由所述光热探测器(21)和位敏探测器(22)接收，所述第一反射光束经所述第三滤光衰减组件(26)后，由第二光电探测器(27)接收；

所述激光器发出的激光光束、准直光源发出的准直光束和探测光源发出的探测光束聚焦重合于所述被测光电探测器的待测处；

所述第一光电探测器(17)和第二光电探测器(27)分别连接示波器；

所述激光器(1)、功率计(5)、快门(6)、光束质量分析仪(13)、样品控制台(16)、光热探测器(21)、位敏探测器(22)、成像系统(23)、探测光源(25)分别连接所述终端控制系统(29)。

2.根据权利要求1所述的光电探测器激光损伤的测试装置，其特征在于，所述第二光电探测器(27)和第一光电探测器(17)分别用于测量探测光源(25)照射被测光电探测器(15)前后波形的变化情况。

3.根据权利要求1所述的光电探测器激光损伤的测试装置，其特征在于，所述光热探测器(21)和位敏探测器(22)分别用于测量激光器(1)辐照被测光电探测器(15)前后的光热信号和位置变化信息。

4.根据权利要求1所述的光电探测器激光损伤的测试装置，其特征在于，采用独立的探测光源(24)照射被测光电探测器(15)，并以此耦合双光电探测器、光热探测器和位敏探测器。

5.根据权利要求1所述的光电探测器激光损伤的测试装置，其特征在于，所述第一分光镜(19)和第二分光镜(24)的透射和反射比均为9:1。

6.根据权利要求1所述的光电探测器激光损伤的测试装置，其特征在于，所述样品控制台(15)具有调整x，y，z三个方向位置的功能。

7.根据权利要求1所述的光电探测器激光损伤的测试装置，其特征在于，所述高透高反镜(7)对激光器(1)输出的光束为高透，对准直光源(8)输出的准直光束为高反射。

8.根据权利要求1所述的光电探测器激光损伤的测试装置，其特征在于，所述光束质量分析仪(13)到45度分光片(11)的距离与被测光电探测器(15)测试面到45度分光片(11)的距离相等，以保证光束质量分析仪(13)测得的光斑大小，就是辐照至被测光电探测器(15)表面上的光斑大小。