的近紅外平行光以小于全內(nèi)反射角1.0°?0.5°的入射角度入射到紫外探測轉(zhuǎn)換器3的上底面上，從紫外探測轉(zhuǎn)換器透出的近紅外平行光經(jīng)紅外反射鏡反射后，由硅探測器陣列接收的近紅外光的強(qiáng)度與空間分布情況與紫外透鏡陣列射出的紫外光的強(qiáng)度的空間分布情況完全一致。
[0037]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】八不同的是步驟二中紅外光光源發(fā)出的近紅外平行光為P-偏振近紅外平行光；其它與【具體實(shí)施方式】八相同。
[0038]采用P-偏振近紅外光入射，好的入射光的單色性會有效降低因色散引起的漏光，良好的入射平行光也會有效降低因入射角偏離所致的漏光。
[0039]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】八或九不同的是在紫外探測轉(zhuǎn)換器的上底面和前腰側(cè)面派射ITO薄膜并光刻成交插指型(interdigital)電極。其它與【具體實(shí)施方式】八或九相同。
[0040]利用電光效應(yīng)來改變光學(xué)等腰三棱鏡上底面的紫外敏感區(qū)的折射率，達(dá)到提高光致透光的目的，從而提高紫外探測靈敏度。
[0041]利用交替順序曝光(紫外與近紅外光不同時輻照)與選擇波段濾光(增加紅外讀出光波段濾光片)方法，可以大大提高信噪比。
[0042]用以下的實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果:
[0043]實(shí)施例1:本實(shí)施例的紫外探測轉(zhuǎn)換器的制備方法，按以下步驟進(jìn)行:
[0044]一、將以質(zhì)量百分比計的純度大于99.9 %的PbO、La2O3、ZrO2、Ti02、Yb2O3和Nb2O5按照鋯鈦鈮鐿酸鉛鑭 Pb ο.90La0.10 [ (Yb1/2Nb1/2) 0.15 (Zr0.425Ti0.575) 0.85] 0.97503的化學(xué)計量比稱取PbO、La2O3.ZrO2, T12, Yb2O3和Nb 205，經(jīng)球磨后壓制成預(yù)制塊，并在溫度為700°C的條件下預(yù)燒結(jié)制成預(yù)壓塊，然后把預(yù)壓塊放置在熱壓機(jī)的兩壓力柱中間，在壓力為2000psi(13.793MPa)條件下將預(yù)壓塊升溫至1200°C燒結(jié)16小時，并在整個燒結(jié)過程中以3psi (20.69kPa)的分壓下通氧氣，然后將燒結(jié)的陶瓷塊在無壓力下冷卻至室溫，從模中取出，得到的透明的弛豫鐵電陶瓷塊體材料鈦鈮鐿酸鉛鑭，其帶隙寬度Eg = 3.0eV，居里溫度為50°C，其正常條件下及在紫外輻射條件下的所致的折射率圖如圖3所示，從圖3可以看出，鈦鈮鐿酸鉛鑭正常條件下對波長為SOOnm的紅外光的折射率η = 2.36，而在紫外輻射條件下對波長為800nm的紅外光的折射率η = 2.34，折射率下降的數(shù)值為0.02 ；
[0045]二、將弛豫鐵電陶瓷塊體材料切割成等腰三棱鏡，其中三棱鏡的截面的等腰三角形的頂角為160°，兩底角均為10°，再經(jīng)研磨與拋光，在兩對稱的等腰棱鏡面上鍍覆S12與打02周期交替的結(jié)構(gòu)的多層膜作為增透膜，膜厚為λ/4，λ是中心波長800nm。再在三棱鏡的紫外敏感區(qū)下表面濺射ITO薄膜并光刻成交插指型，作為電極，其示意圖如圖2所示，測試中心波長在800nm的光在多層介質(zhì)膜上的透射率為99.0%，其全內(nèi)反射角為25.07°，得到紫外探測轉(zhuǎn)換器。
[0046]其中增透膜的制備過程如下:
[0047]①、將無水乙醇、去離子水、濃鹽酸和正硅酸乙酯按摩爾比為36.83:4.01:4.16X10^:1依次加入到平底燒瓶中，在30°C下恒溫反應(yīng)2小時后取出，置于密閉的容器中，在30°C條件下陳化七天，得到S12溶膠；
[0048]②、將無水乙醇、去離子水、濃鹽酸和鈦酸正丁酯按摩爾比為49.75:3.55:0.22:1依次加入到平底燒瓶中，在30°C下恒溫反應(yīng)2小時后取出，置于密閉的容器中，在30°C條件下陳化三天，得到T12溶膠；
[0049]③、采用提拉法，將等腰三棱鏡的等腰棱鏡面浸漬到T12溶膠中，提出后在400°C下熱處理2小時，自然冷卻至室溫；然后再浸漬到S12溶膠中，提出后在400°C下熱處理2小時，自然冷卻至室溫；再重復(fù)以上操作一次，得到3102與1102周期交替的結(jié)構(gòu)的多層膜厚為 200nmo
[0050]使用本實(shí)施例1制備的紫外探測轉(zhuǎn)換器的方法，按以下步驟進(jìn)行:
[0051]一、搭建設(shè)紫外探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由紫外透鏡陣列2、紫外探測轉(zhuǎn)換器3、紅外反射鏡4、硅探測器陣列5、遮光板6和紅外光光源與準(zhǔn)直系統(tǒng)7組成；
[0052]紫外透鏡陣列2設(shè)置在紫外探測轉(zhuǎn)換器3的上方，從紫外透鏡陣列2射出的紫外光照射在紫外探測轉(zhuǎn)換器3的三棱鏡的上底面上，紅外光光源與準(zhǔn)直系統(tǒng)7射出的紅外平行光照射在紫外探測轉(zhuǎn)換器3的三棱鏡的上底面上，透射出來的紅外光被紅外反射鏡4反射，然后被硅探測器陣列5檢測到，反射出來的紅外平行光被設(shè)置在紫外探測轉(zhuǎn)換器3與硅探測器陣列5之間的遮光板6吸收，以免影響到硅探測器陣列檢測；
[0053]二、從紫外透鏡陣列射出的紫外光照射到紫外探測轉(zhuǎn)換器的底面上，同時紅外光光源發(fā)出的中心波長在SOOnm的近紅外P-偏振平行光以37.84°的入射角度入射到紫外探測轉(zhuǎn)換器的后腰側(cè)面上，從紫外探測轉(zhuǎn)換器透出的近紅外平行光經(jīng)紅外反射鏡反射后，由硅探測器陣列接收的近紅外光的強(qiáng)度與空間分布情況與紫外透鏡陣列射出的紫外光的強(qiáng)度的空間分布情況完全一致。此處我們完成了點(diǎn)點(diǎn)對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，時間與折射率關(guān)系曲線圖如圖4所示。從圖4可以看出，對于800nm的近紅外光初始折射率η = 2.35267，初始反射率R = 16.27%，紫外光照后，反射率降到初始值的91.2%，即最終反射率R’ = 14.83%，經(jīng)計算最終折射率為η’ = 2.25320，折射率減小量Λη = 0.0995。
【主權(quán)項】
1.一種紫外探測轉(zhuǎn)換器，其特征在于該轉(zhuǎn)換器是用透明的弛豫鐵電陶瓷材料切割而成的光學(xué)等腰三棱鏡，其中三棱鏡的截面的等腰三角形的頂角為150?165°，弛豫鐵電陶瓷材料的帶隙寬度Eg = 3.0?4.0eV,居里溫度為10?60°C，紫外輻射所致折射率下降的數(shù)值彡0.02。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫外探測轉(zhuǎn)換器，其特征在于弛豫鐵電陶瓷材料為鋯鈦鈮鐿酸鉛鑭 Pba90La0.10 [ (Ybl72Nbl72) ο.15 (Zr0.425Ti0.575) 0.85] 0.97503，或者弛豫鐵電陶瓷材料為鋯鈦酸鉛鑭(PlvxLax) (ZryIVy) ^O3，其中x = 0.1，y = 0.65 ;或者由弛豫鐵電陶瓷材料PbMg1/3Nb2/30^質(zhì)量百分比為71%、鈦酸鉛的質(zhì)量百分比為29%形成的PbMg 1/3Nb2/303與PbTi O3的固溶體。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紫外探測轉(zhuǎn)換器，其特征在于等腰三棱鏡的兩對稱的等腰棱鏡面上蒸鍍或沉積多層介質(zhì)膜，多層介質(zhì)膜對中心波長為SOOnm的光具有高透射率。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紫外探測轉(zhuǎn)換器，其特征在于多層介質(zhì)膜是S12與打02周期交替結(jié)構(gòu)的多層膜，膜厚為λ/4，λ = 800nm。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種紫外探測轉(zhuǎn)換器，其特征在于高透射率是指透射率大于99.0%。6.權(quán)利要求1所述的一種紫外探測轉(zhuǎn)換器的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟: 一、使用壓力輔助燒結(jié)技術(shù)制備透明的弛豫鐵電陶瓷塊體材料，其帶隙寬度Eg=3.0?4.0eV,居里溫度為10?60°C，弛豫鐵電陶瓷塊體材料的紫外輻射所致折射率減小的數(shù)值彡0.02 ； 二、將弛豫鐵電陶瓷塊體材料切割成等腰三棱鏡，其中三棱鏡的截面的等腰三角形的頂角為150?165°，再經(jīng)研磨與拋光，得到紫外探測轉(zhuǎn)換器。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種紫外探測轉(zhuǎn)換器的制備方法，其特征在于步驟一中弛豫鐵電陶瓷塊體材料的紫外輻射所致折射率下降的數(shù)值為0.025?0.05。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種紫外探測轉(zhuǎn)換器的制備方法，其特征在于步驟二的研磨與拋光處理后，在兩對稱的等腰棱鏡面上蒸鍍或沉積在中心波長在SOOnm的高透射率的多層介質(zhì)膜作為增透膜；多層介質(zhì)膜是3102與T1 2周期交替結(jié)構(gòu)的多層膜，膜厚為λ /4，λ = 800nmo9.權(quán)利要求1所述的一種紫外探測轉(zhuǎn)換器的使用方法，其特征在于該方法按以下步驟進(jìn)行: 一、搭建紫外探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括紫外透鏡陣列、紫外探測轉(zhuǎn)換器、紅外光光源與準(zhǔn)直系統(tǒng)、紅外反射鏡、硅探測器陣列和遮光板； 二、從紫外透鏡陣列射出的紫外光照射到紫外探測轉(zhuǎn)換器的底面上，同時紅外光光源與準(zhǔn)直系統(tǒng)發(fā)出的中心波長在SOOnm的近紅外平行光以小于全內(nèi)反射角1.0?0.5°的入射角度入射到紫外探測轉(zhuǎn)換器的底面上，從紫外探測轉(zhuǎn)換器透出的近紅外平行光經(jīng)紅外反射鏡反射后，由硅探測器陣列接收的近紅外光的發(fā)光強(qiáng)度及空間分布情況與紫外透鏡陣列射出的紫外光的發(fā)光強(qiáng)度及空間分布情況完全一致；從而利用硅探測器陣列直接讀出紫外光的發(fā)光強(qiáng)度及空間強(qiáng)度分布數(shù)據(jù)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種紫外探測轉(zhuǎn)換器的使用方法，其特征在于步驟二中紅外光光源發(fā)出近紅外平行光為P-偏振近紅外平行光。
【專利摘要】一種紫外探測轉(zhuǎn)換器及其制備和使用方法，本發(fā)明涉及紫外探測與成像的方法。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的紫外探測器的讀出電路技術(shù)難度大，成本高的問題。紫外探測轉(zhuǎn)換器是用透明的弛豫鐵電陶瓷材料切割而成的光學(xué)等腰三棱鏡，等腰三角形的頂角為150～165°。制法：將弛豫鐵電陶瓷塊體材料切割成等腰三棱鏡，再經(jīng)研磨與拋光，得到紫外探測轉(zhuǎn)換器。從紫外透鏡陣列射出的紫外光照射到紫外探測轉(zhuǎn)換器的底面上，同時紅外光光源發(fā)出的近紅外平行光以小于全內(nèi)反射角的入射角度入射到紫外探測轉(zhuǎn)換器的底面上，由硅探測器陣列接收。近紅外光分布情況與紫外透鏡陣列射出的紫外光空間分布情況完全一致，無需開發(fā)讀出電路或作陣列加工。
【IPC分類】G02B5/04, G02F1/05, H01L31/101
【公開號】CN104965318
【申請?zhí)枴緾N201510435015
【發(fā)明人】趙華, 張景文
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年7月23日