专利名称：一种光探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光探测器件，具体地涉及一种红外或紫外光探测器。
技术背景对于激光能量、功率、脉宽和波形的探测，不仅对激光器件和基础研究非 常重要，而且在军事、国防、农业、资源开釆、交通等方面也具有非常广泛的 用途。激光探测器元件主要采用对激光有一定响应特性的半导体材料、常规化 合物材料以及高分子复合材料等等支撑，其结构和原理也多种多样。目前，人 们已经研究发展了诸如热电、光电、热释电等各种类型的激光探测器，例如，申请号为200410074668、 200410069052的中国专利申请分别公开了光响应层为 生长在衬底上的掺杂锰酸盐薄膜及掺杂锰酸镧薄膜层的光电探测器，文献[l] P.X.Zhang, W.K丄ee, G.Y.Zhang. "Time dependence of laser-induced thermoelectric voltages in La!-xCaxMn03 and YBa2Cu307-s thin films." Appl. Phys. Lett, 2002， 81(21):4026 4028中公开了以La!.xCa^Mn03为光相应层的热电型激光探测器，但这种热电型激光探测器的光生伏特信号起源于热梯度导致的热电效应， 限制了其作为激光探测器的响应速度。因此热电型探测器虽然响应范围宽，但 响应时间比较慢，多为毫秒或微秒级。因此对快响应、高灵敏度的新型紫外光 探测器探索仍是研究的热点之一，迄今为止还未见到将金属或合金直接用于光 探测器的报道。发明内容本发明的目的在于提供一种激光探测器，其采用金属或合金作为光传感 器(即光响应芯片)，不需要辅助电源和电子电路，激光照射后就能够直接 产生光电信号。为了实现上述目的，本发明实施例提供的光探测器包括.-光传感器；连接所述光传感器的第一电极和第二电极；以及第一电极引线和第二电极引线，该第一电极引线和第二电极引线的一端分 别与第一电极和第二电极连接，另一端作为输出端； 所述光传感器由金属或合金材料制成。 所述光传感器的光响应频段为红外和/或紫外光频段。本发明直接利用金属或合金制作的光探测器，可以探测激光的能量、功率 及脉冲波形等，在紫外或红外波段下可快速响应飞秒脉宽的激光脉冲，产生电 压脉冲的宽度可小于0.5纳秒，脉冲全宽度只有几个纳秒。
此处所说明的附图用来提供对本发明的迸一步理解，构成本申请的一部分， 并不构成对本发明的限定。在附图中图l为本发明一实施例的采用金属或合金线制作的光探测器结构示意图； 图2为图1中金属或合金线为螺旋形状时的光探测器结构示意图； 图3为图1中金属或合金线为锯齿形状时的光探测器结构示意图； 图4为本发明另一实施例的光探测器结构示意图； 图5为本发明一实施例的光探测器产生的光伏特信号图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的 具体实施例进行详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本 发明，但并不作为对本发明的限定。实施例1参照图1，本实施例的光探测器包括外壳(图中未示出)，光传感器(或 称光响应芯片)1，第一电极2，第二电极3，第一电极引线4以及第二电极引 线5。其中，所述的光传感器1由金属或合金制作，光传感器的两连接端各连接 第一电极2和第二电极3;第一电极引线4和第二电极引线5的一端分别连接第一电极2和第二电极3，第一电极引线4和第二电极引线5的另一端是信号输出 端；所述光传感器l、第一电极2、第二电极3、第一电极引线4及第二电极引 线5设置于所述外壳内，并利用同轴电缆接头从所述外壳引出所述输出端，此 输出端可连接放大电路(以放大光传感器产生的光伏特信号)；该输出端还可 以连接电压测试设备6，以探测所述传感器产生的光伏特信号。所述光传感器为由金属或合金材料制成。所述金属例如可为铜、金、银、 铝、镍、铬、铁等，但并不限于此。所述合金例如可为包括上述金属中的一种 或多种材料的合金。本实施例中，作为光传感器1的金属或合金的形状并无特 别的限定，可以为金属或合金片，也可以为金属或合金线。例如，当传感器为 采用金属或合金线时，该金属或合金线既可以是直线形状，也可以弯曲成其他 形状，如矩形、螺旋形、锯齿形等，并且该金属或合金线既可以是一根，也可 以是多根并联，本发明并不限定于此。图2和图3分别为具有螺旋形状和锯齿 形状传感器的光探测器的结构示意图。本发明实施粒中，所述第一电极2以及第二电极3可以是金属(如金、银、 铂、铟、铝等)或合金，也可以是其他导电性材料。本发明实施例中，优选地 采用金属薄膜作为电极，所需的电极薄膜可以用化学气相沉积、脉冲激光沉积、 溅射、真空镀膜或其他的薄膜沉积方法制备，生长在金属或合金光传感器的连 接端。所述第一电极引线4和第二电极引线5可以采用常规的金属电极引线(如O 0.2mm的铜丝，但并不限于此)，所述第一电极引线4和第二电极引线5的一 端可分别焊接在第一电极2和第二电极3上，另一端作为输出端。本发明实施例中，所述外壳为金属或合金外壳，以对外界的电磁干扰起屏 蔽作用。采用如图1所示的光探测器，就可以探测激光能量、激光功率、激光脉冲 波形等多种激光参数，光传感器响应的波段为紫外或红外波段。例如，在一般常用的直的铜线(直径例如可为0.1mm lmm，但并不限定于此)上生长金属材料电极，再制作出如图1所示的结构的紫外或红外光探测器。然后选用350MHZ示波器，连接该光探测器的两输出端，以测量紫外或红 外脉冲激光。若以波长为1064nm的红外飞秒脉宽脉冲激光做探测光，激光单脉 冲的能量为5毫焦，光束的面积一个平方厘米，避开电极照在铜线上，则如图5 所示，用示波器测量得到大约3.5mV的直接电压输出，即输出光生伏特信号达 到了 3.5毫伏，另光生伏特信号上升时间为〈ns，半高宽为 lns。同时应注意 的是其光生伏特信号的上升和半高宽均达到示波器的极限，如选用更快速的示 波器测量，其上升时间会更短，表明此探测器具有快响应的特性。若本发明采用金、银、铝、镍、铬、铁等材料的直的线代替直的铜线作为 光传感器，则制备出的光探测器同样可以探测激光的能量、功率、脉冲波形等， 在紫外或红外波段下可响应飞秒脉宽的激光脉冲，产生电压脉冲的宽度可小于 0.5纳秒，脉冲全宽度只有几个纳秒。若本发明采用铜、金、银、铝、镍、铬、铁等材料的其他形状的线，例如 矩形、螺旋形或锯齿形的线，采用铜、金、银、铝、镍、铬、铁等材料的金属 片，来代替直的铜线制备光探测器，同样可以探测激光的能量、功率、脉冲波 形等，在紫外或红外波段下可响应飞秒脉宽的激光脉冲，产生电压脉冲的宽度 可小于0.5纳秒，脉冲全宽度只有几个纳秒。若本发明釆用合金材料代替所述金属材料制备光探测器，同样可以探测激 光的能量、功率、脉冲波形等，在紫外或红外波段下可响应飞秒脉宽的激光脉 冲，产生电压脉冲的宽度可小于0.5纳秒，脉冲全宽度只有几个纳秒。实施例2本实施例仍按实施例l的结构制作，区别在于在第一电极引线4和第二电极 引线5之间并联一电容7，请参照图4所示。该电容的作用在于调节光探测器的R C常数，从而可进一步提高该光探测器的响应速度。本实施例中，电容的大小优 选地为0.01pF 10pF，但并不限定于此。如上所述的采用金属或合金材料制作的光探测器，结构简单，响应波段为紫外和红外波段，可响应飞秒脉宽的激光脉冲，响应时间在l纳秒以下，产生电 压脉冲的半高宽约l纳秒，具有良好的快速响应的特性。以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例 对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解对本发明探测器 电路或制作方法进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何 修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种光探测器，包括光传感器；连接所述光传感器的第一电极和第二电极；以及第一电极引线和第二电极引线，该第一电极引线和第二电极引线的一端分别与第一电极和第二电极连接，另一端作为输出端；其特征在于所述光传感器由金属或合金材料制成。
2. 根据权利要求l所述的光探测器，其特征在于，该光探测器还包括外壳； 所述光传感器、第一电极、第二电极、第一引线及第二引线设置于所述外壳内，所述输出端通过同轴电缆接头从所述外壳引出。
3. 根据权利要求l所述的光探测器，其特征在于，该光探测器还包括-连接于所述第一电极引线和第二电极引线之间的电容。
4. 根据权利要求l所述的光探测器，其特征在于 所述电容为0.01pF 10pF。
5. 根据权利要求l所述的光探测器，其特征在于所述光传感器的光响应频段为红外和/或紫外光频段。
6. 根据权利要求l-5中任意一项所述的光探测器，其特征在于 所述金属是指铜、银、金、铝、镍、铬或铁；所述合金是指包括铜、银、金、铝、镍、铬及铁中一种或多种材料的合金。
7. 根据权利要求l-5中任意一项所述的光探测器，其特征在于 所述光传感器为金属或合金线。
8. 根据权利要求l-5中任意一项所述的光探测器，其特征在于 所述金属或合金线为直线、螺旋、矩形或锯齿形状。
9. 根据权利要求l-5中任意一项所述的光探测器，其特征在于 所述光传感器为金属或合金片。
10.根据权利要求l-5中任意一项所述的光探测器，其特征在于-所述两引线之间连接有放大电路，以放大所述光传感器产生的光伏特信号。
全文摘要
本发明提供一种光探测器，该光探测器包括光传感器，连接所述光传感器的第一电极和第二电极；以及第一电极引线和第二电极引线，该第一电极引线和第二电极引线的一端分别与第一电极和第二电极连接，另一端作为输出端；所述光传感器由金属或合金材料制成。本发明的光探测器在紫外或红外波段下可快速响应飞秒脉宽的激光脉冲，产生电压脉冲的宽度可小于0.5纳秒，脉冲全宽度只有几个纳秒。
文档编号G01J1/42GK101275867SQ20081010442
公开日2008年10月1日 申请日期2008年4月18日 优先权日2008年4月18日
发明者昊 刘, 娜 周, 王爱军, 卉 赵, 昆 赵, 赵嵩卿, 磊 高 申请人:中国石油大学(北京)