專利名稱：反射式銦鎵砷陷阱輻射探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于近紅外光輻射絕對(duì)精密測(cè)量裝置，具體是一種反射式銦鎵砷陷阱輻射探測(cè)器。
背景技術(shù)：
到目前為止，通常都是用黑體輻射器或絕對(duì)輻射計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)光輻射的絕對(duì)測(cè)量，這種技術(shù)所能達(dá)到的不確定度，通常只有千分之幾的水平；使用低溫(液氦)絕對(duì)輻射計(jì)則能達(dá)到目前最高的不確定度，約為萬(wàn)分之二，但是設(shè)備昂貴，體積大，重量重，使用非常不方便；而采用以高性能大面元銦鎵砷光電二極管為探測(cè)器響應(yīng)面元，并設(shè)計(jì)合理前放電路，其簡(jiǎn)單性和不確定度都有較大的提高。通常，用銦鎵砷光電二極管作為光輻射探測(cè)器，都是采用一片銦鎵砷光電二極管加上前置光路構(gòu)成。由于單片銦鎵砷光電二極管固有的表面特性使然(在光束正入射至45度角入射之間，其表面反射率有1-5％的變化)，如果測(cè)量的光束入射角不能與定標(biāo)的入射角保持一致的話，將因?yàn)榉瓷涞牟煌斐傻哪芰繐p失也不同，從而使測(cè)量的精度下降而達(dá)不到現(xiàn)代高精度光輻射測(cè)量的要求。
對(duì)于現(xiàn)代近紅外高精度輻射測(cè)量，常規(guī)的方法所能達(dá)到的準(zhǔn)確度在很多應(yīng)用領(lǐng)域已不能滿足要求；低溫絕對(duì)輻射計(jì)雖然可以提供目前最高的準(zhǔn)確度，但其高昂的價(jià)格(十萬(wàn)美元以上)和復(fù)雜的運(yùn)行過(guò)程及高運(yùn)行費(fèi)用，使其廣泛應(yīng)用受到了極大的限制，通常只是作為一輻射計(jì)量的初級(jí)標(biāo)準(zhǔn)加以使用。

發(fā)明內(nèi)容
為了提高近紅外輻射測(cè)量的精度和應(yīng)用的便利，本發(fā)明的目的是提供一種普通銦鎵砷光電二極管構(gòu)成的輻射探測(cè)器。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下反射式銦鎵砷陷阱輻射探測(cè)器，包括有三片光電二極管，其特征在于所述的光電二極管為銦鎵砷光電二極管，三片銦鎵砷光電二極管構(gòu)成光陷阱，所述的三片銦鎵砷光電二極管正端并聯(lián)接到一運(yùn)算放大器的負(fù)端，三片銦鎵砷光電二極管的負(fù)端與運(yùn)算放器的正端均接地，運(yùn)算放大器的負(fù)端與運(yùn)算放大器的輸出端之間接有負(fù)反饋電路。
所述的反射式銦鎵砷陷阱輻射探測(cè)器，其特征在于所述的光陷阱結(jié)構(gòu)為其中二片銦鎵砷光電二極管均垂直于同一平面，而且其探測(cè)面相互之間成45度夾角，另一片銦鎵砷光電二極管和前述平面成45度角，其探測(cè)面與另二片銦鎵砷光電二極管的探測(cè)面相對(duì)。
本發(fā)明使用三片平面型銦鎵砷光電二極管，根據(jù)鏡反射原理使入射到第一塊銦鎵砷光電二極管上的反射光打到第二塊銦鎵砷光電二極管，第二塊銦鎵砷光電二極管上的反射光再打到第三塊銦鎵砷光電二極管上，而第三塊銦鎵砷光電二極管上的反射光再循原路返回到第二塊銦鎵砷光電二極管上并由此在第二塊銦鎵砷光電二極管上產(chǎn)生的反射光再打到第一塊銦鎵砷光電二極管上。這樣，在每塊銦鎵砷光電二極管上因反射而損失掉部分光線將被其下一塊銦鎵砷光電二極管所接收，依次類推。原理如下。
在單個(gè)二極管中有Iph＝η(λe/hc)·P于是在該結(jié)構(gòu)中有Iph＝[η1(1-ρ1)+η2ρ2(1-ρ1)+η3ρ1ρ2(1-ρ3)+η2ρ1ρ2ρ3(1-ρ2)+η1ρ1ρ2ρ2ρ3(1-ρ1)]·(λe/hc)·P其中If為光生電流；P為入射光功率；λ為入射光波長(zhǎng)；hPlank常數(shù)；c真空光速；η1、η2、η3分別為1#、2#、3#的內(nèi)量子效率；ρ1、ρ2是入射角為45°時(shí)1#、2#的反射率，ρ3為垂直入射時(shí)3#的反射率。
為了容易看清，(事實(shí)上，由于使用的是同種類型的二極管)η1、η2、η3基本相同，可以近似地認(rèn)為它們相等，對(duì)于ρ1、ρ2、ρ3也認(rèn)為它們相等，則上式可以簡(jiǎn)化為Iph＝η(1-ρ5)(λe/hc)·P這樣就形成了一個(gè)光陷阱，其結(jié)果是相當(dāng)于大大降低了單塊銦鎵砷光電二極管的表面反射率，同時(shí)，該三片式結(jié)構(gòu)也能降低單一器件對(duì)輻射的偏振敏感性，即最大限度地降低銦鎵砷光電二極管探測(cè)器件的表面反射率因入射角的不同而變化和偏振敏感性引起輻射測(cè)量的不確定因素增大。
本發(fā)明探測(cè)器使用三片銦鎵砷光電二極管以一定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行排列，使得入射光能在其中進(jìn)行多次反射與吸收以降低相當(dāng)于單片銦鎵砷光電二極管表面反射率，從而大大降低銦鎵砷光電二極管探測(cè)器件的表面反射率因入射角的不同而變化和偏振敏感性引起輻射測(cè)量的不確定因素增大。
發(fā)明的效果經(jīng)性能檢測(cè)，本發(fā)明輻射探測(cè)器的在輻射定標(biāo)中，具有良好的性能，其總體不確定度為千分之一。


圖1為本發(fā)明光陷阱結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為探測(cè)器的等效電路圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1、圖2。圖1中表示由三片銦鎵砷光電二極管1構(gòu)成光陷阱。
圖2中即表示探測(cè)器的電路等效圖。將該結(jié)構(gòu)的探測(cè)器與一高精度I/V變換電路相結(jié)合，通過(guò)低溫絕對(duì)輻射計(jì)對(duì)其響應(yīng)度進(jìn)行定標(biāo)，即可構(gòu)成一高精度的激光功率輻射計(jì)。在近紅外2個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行定標(biāo)試驗(yàn)，其不確定度如下表在1260nm和944nm與低溫輻射計(jì)比對(duì)試驗(yàn)結(jié)果

3個(gè)trap結(jié)構(gòu)的激光功率輻射計(jì)絕對(duì)光譜響應(yīng)率定標(biāo)結(jié)果試驗(yàn)總結(jié)，用該輻射計(jì)測(cè)量激光功率，近紅外可達(dá)到小于千分之二的不確定度。
權(quán)利要求
1.反射式銦鎵砷陷阱輻射探測(cè)器，包括有三片光電二極管，其特征在于所述的光電二極管為銦鎵砷光電二極管，三片銦鎵砷光電二極管構(gòu)成光陷阱，所述的三片銦鎵砷光電二極管正端并聯(lián)接到一運(yùn)算放大器的負(fù)端，三片銦鎵砷光電二極管的負(fù)端與運(yùn)算放器的正端均接地，運(yùn)算放大器的負(fù)端與運(yùn)算放大器的輸出端之間接有負(fù)反饋電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式銦鎵砷陷阱輻射探測(cè)器，其特征在于所述的光陷阱結(jié)構(gòu)為其中二片銦鎵砷光電二極管均垂直于同一平面，而且其探測(cè)面相互之間成45度夾角，另一片銦鎵砷光電二極管和前述平面成45度角，其探測(cè)面與另二片銦鎵砷光電二極管的探測(cè)面相對(duì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種反射式銦鎵砷陷阱輻射探測(cè)器，包括有三片光電二極管，其特征在于所述的光電二極管為銦鎵砷光電二極管，三片銦鎵砷光電二極管構(gòu)成光陷阱，所述的三片銦鎵砷光電二極管正端并聯(lián)接到一運(yùn)算放大器的負(fù)端，三片銦鎵砷光電二極管的負(fù)端與運(yùn)算放器的正端均接地，運(yùn)算放大器的負(fù)端與運(yùn)算放大器的輸出端之間接有阻容支路。本發(fā)明探測(cè)器使用三片銦鎵砷光電二極管以一定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行排列，使得入射光能在其中進(jìn)行多次反射與吸收以降低相當(dāng)于單片銦鎵砷光電二極管表面反射率，從而大大降低銦鎵砷光電二極管探測(cè)器件的表面反射率因入射角的不同而變化和偏振敏感性引起輻射測(cè)量的不確定因素增大。用于測(cè)量激光功率，可達(dá)到小于千分之一的不確定度。
文檔編號(hào)G01J1/44GK101017110SQ20071002040
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月14日
發(fā)明者王驥, 鄭小兵, 吳浩宇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所