专利名称：反射式铟镓砷陷阱辐射探测器的制作方法
技术领域：
本发明属于近红外光辐射绝对精密测量装置，具体是一种反射式铟镓砷陷阱辐射探测器。
背景技术：
到目前为止，通常都是用黑体辐射器或绝对辐射计来实现光辐射的绝对测量，这种技术所能达到的不确定度，通常只有千分之几的水平；使用低温(液氦)绝对辐射计则能达到目前最高的不确定度，约为万分之二，但是设备昂贵，体积大，重量重，使用非常不方便；而采用以高性能大面元铟镓砷光电二极管为探测器响应面元，并设计合理前放电路，其简单性和不确定度都有较大的提高。通常，用铟镓砷光电二极管作为光辐射探测器，都是采用一片铟镓砷光电二极管加上前置光路构成。由于单片铟镓砷光电二极管固有的表面特性使然(在光束正入射至45度角入射之间，其表面反射率有1-5％的变化)，如果测量的光束入射角不能与定标的入射角保持一致的话，将因为反射的不同而造成的能量损失也不同，从而使测量的精度下降而达不到现代高精度光辐射测量的要求。
对于现代近红外高精度辐射测量，常规的方法所能达到的准确度在很多应用领域已不能满足要求；低温绝对辐射计虽然可以提供目前最高的准确度，但其高昂的价格(十万美元以上)和复杂的运行过程及高运行费用，使其广泛应用受到了极大的限制，通常只是作为一辐射计量的初级标准加以使用。
发明内容
为了提高近红外辐射测量的精度和应用的便利，本发明的目的是提供一种普通铟镓砷光电二极管构成的辐射探测器。
本发明的技术方案如下反射式铟镓砷陷阱辐射探测器，包括有三片光电二极管，其特征在于所述的光电二极管为铟镓砷光电二极管，三片铟镓砷光电二极管构成光陷阱，所述的三片铟镓砷光电二极管正端并联接到一运算放大器的负端，三片铟镓砷光电二极管的负端与运算放器的正端均接地，运算放大器的负端与运算放大器的输出端之间接有负反馈电路。
所述的反射式铟镓砷陷阱辐射探测器，其特征在于所述的光陷阱结构为其中二片铟镓砷光电二极管均垂直于同一平面，而且其探测面相互之间成45度夹角，另一片铟镓砷光电二极管和前述平面成45度角，其探测面与另二片铟镓砷光电二极管的探测面相对。
本发明使用三片平面型铟镓砷光电二极管，根据镜反射原理使入射到第一块铟镓砷光电二极管上的反射光打到第二块铟镓砷光电二极管，第二块铟镓砷光电二极管上的反射光再打到第三块铟镓砷光电二极管上，而第三块铟镓砷光电二极管上的反射光再循原路返回到第二块铟镓砷光电二极管上并由此在第二块铟镓砷光电二极管上产生的反射光再打到第一块铟镓砷光电二极管上。这样，在每块铟镓砷光电二极管上因反射而损失掉部分光线将被其下一块铟镓砷光电二极管所接收，依次类推。原理如下。
在单个二极管中有Iph＝η(λe/hc)·P于是在该结构中有Iph＝[η1(1-ρ1)+η2ρ2(1-ρ1)+η3ρ1ρ2(1-ρ3)+η2ρ1ρ2ρ3(1-ρ2)+η1ρ1ρ2ρ2ρ3(1-ρ1)]·(λe/hc)·P其中If为光生电流；P为入射光功率；λ为入射光波长；hPlank常数；c真空光速；η1、η2、η3分别为1#、2#、3#的内量子效率；ρ1、ρ2是入射角为45°时1#、2#的反射率，ρ3为垂直入射时3#的反射率。
为了容易看清，(事实上，由于使用的是同种类型的二极管)η1、η2、η3基本相同，可以近似地认为它们相等，对于ρ1、ρ2、ρ3也认为它们相等，则上式可以简化为Iph＝η(1-ρ5)(λe/hc)·P这样就形成了一个光陷阱，其结果是相当于大大降低了单块铟镓砷光电二极管的表面反射率，同时，该三片式结构也能降低单一器件对辐射的偏振敏感性，即最大限度地降低铟镓砷光电二极管探测器件的表面反射率因入射角的不同而变化和偏振敏感性引起辐射测量的不确定因素增大。
本发明探测器使用三片铟镓砷光电二极管以一定的结构进行排列，使得入射光能在其中进行多次反射与吸收以降低相当于单片铟镓砷光电二极管表面反射率，从而大大降低铟镓砷光电二极管探测器件的表面反射率因入射角的不同而变化和偏振敏感性引起辐射测量的不确定因素增大。
发明的效果经性能检测，本发明辐射探测器的在辐射定标中，具有良好的性能，其总体不确定度为千分之一。
图1为本发明光陷阱结构示意图。
图2为探测器的等效电路图。
具体实施例方式
本发明的结构见图1、图2。图1中表示由三片铟镓砷光电二极管1构成光陷阱。
图2中即表示探测器的电路等效图。将该结构的探测器与一高精度I/V变换电路相结合，通过低温绝对辐射计对其响应度进行定标，即可构成一高精度的激光功率辐射计。在近红外2个波长进行定标试验，其不确定度如下表在1260nm和944nm与低温辐射计比对试验结果
3个trap结构的激光功率辐射计绝对光谱响应率定标结果试验总结，用该辐射计测量激光功率，近红外可达到小于千分之二的不确定度。
权利要求
1.反射式铟镓砷陷阱辐射探测器，包括有三片光电二极管，其特征在于所述的光电二极管为铟镓砷光电二极管，三片铟镓砷光电二极管构成光陷阱，所述的三片铟镓砷光电二极管正端并联接到一运算放大器的负端，三片铟镓砷光电二极管的负端与运算放器的正端均接地，运算放大器的负端与运算放大器的输出端之间接有负反馈电路。
2.根据权利要求1所述的反射式铟镓砷陷阱辐射探测器，其特征在于所述的光陷阱结构为其中二片铟镓砷光电二极管均垂直于同一平面，而且其探测面相互之间成45度夹角，另一片铟镓砷光电二极管和前述平面成45度角，其探测面与另二片铟镓砷光电二极管的探测面相对。
全文摘要
本发明公开了一种反射式铟镓砷陷阱辐射探测器，包括有三片光电二极管，其特征在于所述的光电二极管为铟镓砷光电二极管，三片铟镓砷光电二极管构成光陷阱，所述的三片铟镓砷光电二极管正端并联接到一运算放大器的负端，三片铟镓砷光电二极管的负端与运算放器的正端均接地，运算放大器的负端与运算放大器的输出端之间接有阻容支路。本发明探测器使用三片铟镓砷光电二极管以一定的结构进行排列，使得入射光能在其中进行多次反射与吸收以降低相当于单片铟镓砷光电二极管表面反射率，从而大大降低铟镓砷光电二极管探测器件的表面反射率因入射角的不同而变化和偏振敏感性引起辐射测量的不确定因素增大。用于测量激光功率，可达到小于千分之一的不确定度。
文档编号G01J1/44GK101017110SQ20071002040
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月14日 优先权日2007年2月14日
发明者王骥, 郑小兵, 吴浩宇 申请人:中国科学院安徽光学精密机械研究所