的近红外平行光以小于全内反射角1.0°?0.5°的入射角度入射到紫外探测转换器3的上底面上，从紫外探测转换器透出的近红外平行光经红外反射镜反射后，由硅探测器阵列接收的近红外光的强度与空间分布情况与紫外透镜阵列射出的紫外光的强度的空间分布情况完全一致。
[0037]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】八不同的是步骤二中红外光光源发出的近红外平行光为P-偏振近红外平行光；其它与【具体实施方式】八相同。
[0038]采用P-偏振近红外光入射，好的入射光的单色性会有效降低因色散引起的漏光，良好的入射平行光也会有效降低因入射角偏离所致的漏光。
[0039]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】八或九不同的是在紫外探测转换器的上底面和前腰侧面派射ITO薄膜并光刻成交插指型(interdigital)电极。其它与【具体实施方式】八或九相同。
[0040]利用电光效应来改变光学等腰三棱镜上底面的紫外敏感区的折射率，达到提高光致透光的目的，从而提高紫外探测灵敏度。
[0041]利用交替顺序曝光(紫外与近红外光不同时辐照)与选择波段滤光(增加红外读出光波段滤光片)方法，可以大大提高信噪比。
[0042]用以下的实施例验证本发明的有益效果:
[0043]实施例1:本实施例的紫外探测转换器的制备方法，按以下步骤进行:
[0044]一、将以质量百分比计的纯度大于99.9 %的PbO、La2O3、ZrO2、Ti02、Yb2O3和Nb2O5按照锆钛铌镱酸铅镧 Pb ο.90La0.10 [ (Yb1/2Nb1/2) 0.15 (Zr0.425Ti0.575) 0.85] 0.97503的化学计量比称取PbO、La2O3.ZrO2, T12, Yb2O3和Nb 205，经球磨后压制成预制块，并在温度为700°C的条件下预烧结制成预压块，然后把预压块放置在热压机的两压力柱中间，在压力为2000psi(13.793MPa)条件下将预压块升温至1200°C烧结16小时，并在整个烧结过程中以3psi (20.69kPa)的分压下通氧气，然后将烧结的陶瓷块在无压力下冷却至室温，从模中取出，得到的透明的弛豫铁电陶瓷块体材料钛铌镱酸铅镧，其带隙宽度Eg = 3.0eV，居里温度为50°C，其正常条件下及在紫外辐射条件下的所致的折射率图如图3所示，从图3可以看出，钛铌镱酸铅镧正常条件下对波长为SOOnm的红外光的折射率η = 2.36，而在紫外辐射条件下对波长为800nm的红外光的折射率η = 2.34，折射率下降的数值为0.02 ；
[0045]二、将弛豫铁电陶瓷块体材料切割成等腰三棱镜，其中三棱镜的截面的等腰三角形的顶角为160°，两底角均为10°，再经研磨与抛光，在两对称的等腰棱镜面上镀覆S12与打02周期交替的结构的多层膜作为增透膜，膜厚为λ/4，λ是中心波长800nm。再在三棱镜的紫外敏感区下表面溅射ITO薄膜并光刻成交插指型，作为电极，其示意图如图2所示，测试中心波长在800nm的光在多层介质膜上的透射率为99.0%，其全内反射角为25.07°，得到紫外探测转换器。
[0046]其中增透膜的制备过程如下:
[0047]①、将无水乙醇、去离子水、浓盐酸和正硅酸乙酯按摩尔比为36.83:4.01:4.16X10^:1依次加入到平底烧瓶中，在30°C下恒温反应2小时后取出，置于密闭的容器中，在30°C条件下陈化七天，得到S12溶胶；
[0048]②、将无水乙醇、去离子水、浓盐酸和钛酸正丁酯按摩尔比为49.75:3.55:0.22:1依次加入到平底烧瓶中，在30°C下恒温反应2小时后取出，置于密闭的容器中，在30°C条件下陈化三天，得到T12溶胶；
[0049]③、采用提拉法，将等腰三棱镜的等腰棱镜面浸渍到T12溶胶中，提出后在400°C下热处理2小时，自然冷却至室温；然后再浸渍到S12溶胶中，提出后在400°C下热处理2小时，自然冷却至室温；再重复以上操作一次，得到3102与1102周期交替的结构的多层膜厚为 200nmo
[0050]使用本实施例1制备的紫外探测转换器的方法，按以下步骤进行:
[0051]一、搭建设紫外探测系统，该系统由紫外透镜阵列2、紫外探测转换器3、红外反射镜4、硅探测器阵列5、遮光板6和红外光光源与准直系统7组成；
[0052]紫外透镜阵列2设置在紫外探测转换器3的上方，从紫外透镜阵列2射出的紫外光照射在紫外探测转换器3的三棱镜的上底面上，红外光光源与准直系统7射出的红外平行光照射在紫外探测转换器3的三棱镜的上底面上，透射出来的红外光被红外反射镜4反射，然后被硅探测器阵列5检测到，反射出来的红外平行光被设置在紫外探测转换器3与硅探测器阵列5之间的遮光板6吸收，以免影响到硅探测器阵列检测；
[0053]二、从紫外透镜阵列射出的紫外光照射到紫外探测转换器的底面上，同时红外光光源发出的中心波长在SOOnm的近红外P-偏振平行光以37.84°的入射角度入射到紫外探测转换器的后腰侧面上，从紫外探测转换器透出的近红外平行光经红外反射镜反射后，由硅探测器阵列接收的近红外光的强度与空间分布情况与紫外透镜阵列射出的紫外光的强度的空间分布情况完全一致。此处我们完成了点点对应的实验，时间与折射率关系曲线图如图4所示。从图4可以看出，对于800nm的近红外光初始折射率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%，即最终反射率R’ = 14.83%，经计算最终折射率为η’ = 2.25320，折射率减小量Λη = 0.0995。
【主权项】
1.一种紫外探测转换器，其特征在于该转换器是用透明的弛豫铁电陶瓷材料切割而成的光学等腰三棱镜，其中三棱镜的截面的等腰三角形的顶角为150?165°，弛豫铁电陶瓷材料的带隙宽度Eg = 3.0?4.0eV,居里温度为10?60°C，紫外辐射所致折射率下降的数值彡0.02。2.根据权利要求1所述的一种紫外探测转换器，其特征在于弛豫铁电陶瓷材料为锆钛铌镱酸铅镧 Pba90La0.10 [ (Ybl72Nbl72) ο.15 (Zr0.425Ti0.575) 0.85] 0.97503，或者弛豫铁电陶瓷材料为锆钛酸铅镧(PlvxLax) (ZryIVy) ^O3，其中x = 0.1，y = 0.65 ;或者由弛豫铁电陶瓷材料PbMg1/3Nb2/30^质量百分比为71%、钛酸铅的质量百分比为29%形成的PbMg 1/3Nb2/303与PbTi O3的固溶体。3.根据权利要求1或2所述的一种紫外探测转换器，其特征在于等腰三棱镜的两对称的等腰棱镜面上蒸镀或沉积多层介质膜，多层介质膜对中心波长为SOOnm的光具有高透射率。4.根据权利要求1或2所述的一种紫外探测转换器，其特征在于多层介质膜是S12与打02周期交替结构的多层膜，膜厚为λ/4，λ = 800nm。5.根据权利要求1或2所述的一种紫外探测转换器，其特征在于高透射率是指透射率大于99.0%。6.权利要求1所述的一种紫外探测转换器的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤: 一、使用压力辅助烧结技术制备透明的弛豫铁电陶瓷块体材料，其带隙宽度Eg=3.0?4.0eV,居里温度为10?60°C，弛豫铁电陶瓷块体材料的紫外辐射所致折射率减小的数值彡0.02 ； 二、将弛豫铁电陶瓷块体材料切割成等腰三棱镜，其中三棱镜的截面的等腰三角形的顶角为150?165°，再经研磨与抛光，得到紫外探测转换器。7.根据权利要求6所述的一种紫外探测转换器的制备方法，其特征在于步骤一中弛豫铁电陶瓷块体材料的紫外辐射所致折射率下降的数值为0.025?0.05。8.根据权利要求6或7所述的一种紫外探测转换器的制备方法，其特征在于步骤二的研磨与抛光处理后，在两对称的等腰棱镜面上蒸镀或沉积在中心波长在SOOnm的高透射率的多层介质膜作为增透膜；多层介质膜是3102与T1 2周期交替结构的多层膜，膜厚为λ /4，λ = 800nmo9.权利要求1所述的一种紫外探测转换器的使用方法，其特征在于该方法按以下步骤进行: 一、搭建紫外探测系统，该系统包括紫外透镜阵列、紫外探测转换器、红外光光源与准直系统、红外反射镜、硅探测器阵列和遮光板； 二、从紫外透镜阵列射出的紫外光照射到紫外探测转换器的底面上，同时红外光光源与准直系统发出的中心波长在SOOnm的近红外平行光以小于全内反射角1.0?0.5°的入射角度入射到紫外探测转换器的底面上，从紫外探测转换器透出的近红外平行光经红外反射镜反射后，由硅探测器阵列接收的近红外光的发光强度及空间分布情况与紫外透镜阵列射出的紫外光的发光强度及空间分布情况完全一致；从而利用硅探测器阵列直接读出紫外光的发光强度及空间强度分布数据。10.根据权利要求9所述的一种紫外探测转换器的使用方法，其特征在于步骤二中红外光光源发出近红外平行光为P-偏振近红外平行光。
【专利摘要】一种紫外探测转换器及其制备和使用方法，本发明涉及紫外探测与成像的方法。本发明是要解决现有的紫外探测器的读出电路技术难度大，成本高的问题。紫外探测转换器是用透明的弛豫铁电陶瓷材料切割而成的光学等腰三棱镜，等腰三角形的顶角为150～165°。制法：将弛豫铁电陶瓷块体材料切割成等腰三棱镜，再经研磨与抛光，得到紫外探测转换器。从紫外透镜阵列射出的紫外光照射到紫外探测转换器的底面上，同时红外光光源发出的近红外平行光以小于全内反射角的入射角度入射到紫外探测转换器的底面上，由硅探测器阵列接收。近红外光分布情况与紫外透镜阵列射出的紫外光空间分布情况完全一致，无需开发读出电路或作阵列加工。
【IPC分类】G02B5/04, G02F1/05, H01L31/101
【公开号】CN104965318
【申请号】CN201510435015
【发明人】赵华, 张景文
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月23日