专利名称：一种宽光谱光电测试系统的制作方法
技术领域：
本发明属于光学辐射定标测量仪器，尤其涉及一种宽光谱光电测试系统，可以实现从紫外光谱到红外光谱的光谱响应度测量和偏置电压在O 15V的伏安特性测量。
背景技术：
光谱响应、伏安特性是光电探测器的主要性能参数，通过测试这些参数，对实际的光电系统设计以及光电探测器器件制备工艺的提高与改进等都具有十分重要的意义。市面上现有的光电探测器测试系统，例如Newport等公司的光电探测器测试仪， 包括宽光谱光源、单色仪、滤光片轮、暗箱、数据采集放大电路、电机驱动电路和计算机，计算机加载有单色仪控制模块、滤光片轮控制模块、电机控制模块和数据采集模块；主要针对单一的光谱响应参数进行测试，没有设置伏安特性测试功能，仅能对普通的零偏压PN结光电二极管进行光谱响应测试，而无法开展对需要加偏压的PIN管、APD管和光电三极管的性能测试。
发明内容
本发明提出一种宽光谱光电测试系统，解决现有光电探测器测试系统测试功能单一、测试对象和测试光谱范围有限的问题。本发明的一种宽光谱光电测试系统，包括宽光谱光源、单色仪、滤光片轮、暗箱、 数据采集放大电路、电机驱动电路和计算机，暗箱内装设有准直光学系统、分光镜、第一电动转台和第二电动转台，第一电动转台上安装有第一标准光电探测器和第二标准光电探测器，第二电动转台上安装有第一参考光电探测器和第二参考光电探测器，宽光谱光源发出的光进入单色仪进行分光，经滤光片轮滤除高阶光谱，输出单色光，再经准直光学系统准直为平行光，投射到分光镜上，进行5:5分光，透射光被第一或第二标准光电探测器接收，反射光被第一参考光电探测器或第二参考光电探测器接收；第一标准光电探测器或第二标准光电探测器输出电信号和第一参考光电探测器或第二参考光电探测器输出电信号通过数据采集放大电路送至计算机进行数据处理，计算机加载有单色仪控制模块、滤光片轮控制模块、电机控制模块和数据采集模块，计算机通过电机控制模块控制电机驱动电路驱动第一电动转台和第二电动转台，通过单色仪控制模块、滤光片轮控制模块和数据采集模块完成单色仪控制、滤光片轮控制和数据采集功能，其特征在于还具有偏压电路，偏压电路输入端连接计算机，偏压电路输出端连接待测光电探测器；偏压电路由控制电路和数模转换电路串联组成；控制电路由微型计算机芯片及其外围电路组成，接受计算机发出的指令，输出偏置电压幅度数字信号，数模转换电路接收该偏置电压幅度数字信号并转换为相应偏置电压，加载在待测光电探测器上；所述分光镜为宽光谱点格分光镜，光谱范围为200 2000nm波段；所述计算机加载有测试功能模块，测试功能模块包括光谱响应度测试子模块和伏安特性测试子模块；
所述光谱响应度测试子模块进行下述操作Al.驱动第一、第二电动转台向电机控制模块发出指令，电机控制模块控制电机驱动电路驱动第一电动转台和第二电动转台，使得第一标准光电探测器或第二标准光电探测器的光轴和第一参考光电探测器或第二参考光电探测器的光轴互相垂直；A2.输出光波控制滤光片轮控制模块，使滤光片轮转到所需测试的起始波长λ i 和截止波长λ j所限定的波长范围内，200nm彡A1 < Aj ^ 2000nm,以波长间隔Δ λ控制单色仪依次输出波长λ i的光波，i = 1，…，j ； Δ λ = 5nm或IOnm ；A3.采集Ife Ui)和I. Ui)控制数据采集模块，使数据采集放大电路对第一标准光电探测器或第二标准光电探测器输出的波长-电流信号Is (λ i)和第一参考光电探测器或第二参考光电探测器的第一轮输出波长-电流信号I· ( λ i)依次进行采集；A4.判断I标Ui)和I参Ui)是否超过量程判断I标Ui)和I参Ui)大小是否超过量程，是则进行操作A5，否则进行操作A6 ；A5.数据采集放大电路换档控制数据采集放大电路进行换档，转操作A3 ；A6.存储I标Ui)和I参Ui)将采集的I标Ui)和I参Ui)传输到计算机存储， 转操作A3，直至达到截止波长λ j ；Α7.驱动第一电动转台向电机控制模块发出指令，电机控制模块控制电机驱动电路驱动第一电动转台，使得待测光电探测器的光轴对准分光镜的透射光；Α8.输出光波以波长间隔Δ λ控制单色仪依次输出波长Xi的光波，i = 1，···， j ； Δ λ = 5nm 或 IOnm ；A9.采集IitUi)和/_(為):控制数据采集模块，使数据采集放大电路对待测光电探测器输出的波长-电流信号Iit ( λ J和第一参考光电探测器或第二参考光电探测器的第二轮输出波长-电流信号依次进行采集；Α10.判断I待(λ i)和/参(Λ)是否超过量程判断采集到的Iit(Ai)和/参(Λ)大小是否超过量程，是则进行操作All，否则进行操作Α12 ；All.数据采集放大电路换档控制数据采集放大电路进行换档，转操作A9 ；A12.存储Iit (λ J和将采集的Iit U D和传输到计算机存储，转操作Α9，直至达到截止波长入」；Α13.计算光谱响应度计算待测光电探测器对每个波长的光谱响应度Rit ( λ J
权利要求
1. 一种宽光谱光电测试系统，包括宽光谱光源(1)、单色仪O)、滤光片轮(3)、暗箱 (10)、数据采集放大电路(11)、电机驱动电路(1 和计算机(13)，暗箱(10)内装设有准直光学系统G)、分光镜(5)、第一电动转台(14)和第二电动转台(15)，第一电动转台(14) 上安装有第一标准光电探测器(6)和第二标准光电探测器(7)，第二电动转台(1 上安装有第一参考光电探测器(8)和第二参考光电探测器(9)，宽光谱光源(1)发出的光进入单色仪( 进行分光，经滤光片轮C3)滤除高阶光谱，输出单色光，再经准直光学系统(4)准直为平行光，投射到分光镜( 上，进行5:5分光，透射光被第一或第二标准光电探测器接收，反射光被第一参考光电探测器(8)或第二参考光电探测器(9)接收；第一标准光电探测器(6)或第二标准光电探测器(7)输出电信号和第一参考光电探测器(8)或第二参考光电探测器(9)输出电信号通过数据采集放大电路(11)送至计算机(1 进行数据处理，计算机(1 加载有单色仪控制模块、滤光片轮控制模块、电机控制模块和数据采集模块，计算机(1 通过电机控制模块控制电机驱动电路(1 驱动第一电动转台(14)和第二电动转台(15)，通过单色仪控制模块、滤光片轮控制模块和数据采集模块完成单色仪控制、滤光片轮控制和数据采集功能，其特征在于还具有偏压电路(16)，偏压电路输入端连接计算机，偏压电路输出端连接待测光电探测器；偏压电路由控制电路和数模转换电路串联组成；控制电路由微型计算机芯片及其外围电路组成，负责与计算机进行通信，接收计算机发出的指令，并向数模转换电路输出偏置电压幅度数字信号；数模转换电路接收控制电路发出的偏置电压幅度数字信号并转换为相应偏置电压，加载在待测光电探测器上；所述分光镜(4)为宽光谱点格分光镜，光谱范围为200 2000nm波段； 所述计算机加载有测试功能模块，测试功能模块包括光谱响应度测试子模块和伏安特性测试子模块；所述光谱响应度测试子模块进行下述操作Al.驱动第一、第二电动转台向电机控制模块发出指令，电机控制模块控制电机驱动电路(1 驱动第一电动转台(14)和第二电动转台(15)，使得第一标准光电探测器(6)或第二标准光电探测器(7)的光轴和第一参考光电探测器⑶或第二参考光电探测器(9)的光轴互相垂直；A2.输出光波控制滤光片轮控制模块，使滤光片轮C3)转到所需测试的起始波长X1 和截止波长λ j所限定的波长范围内，200nm彡A1 < Aj ^ 2000nm,以波长间隔Δ λ控制单色仪O)依次输出波长λ i的光波，i = 1，…，j ； Δ λ = 5nm或IOnm ；A3.采集Ife Ui)和I· Ui)控制数据采集模块，使数据采集放大电路(11)对第一标准光电探测器(6)或第二标准光电探测器(7)输出的波长-电流信号IfeUi)和第一参考光电探测器(8)或第二参考光电探测器(9)的第一轮输出波长-电流信号I· (λ》依次进行采集；A4.判断I标Ui)和I参Ui)是否超过量程判断I标Ui)和I参Ui)大小是否超过量程，是则进行操作A5，否则进行操作A6 ；A5.数据采集放大电路换档控制数据采集放大电路(11)进行换档，转操作A3 ； A6.存储I标Ui)和I参Ui)将采集的I标Ui)和I参Ui)传输到计算机存储，转操作A3，直至达到截止波长Xj;A7.驱动第一电动转台向电机控制模块发出指令，电机控制模块控制电机驱动电路 (12)驱动第一电动转台(14)，使得待测光电探测器的光轴对准分光镜(5)的透射光；A8.输出光波以波长间隔Δ λ控制单色仪⑵依次输出波长Xi的光波，i = 1，···， j ； Δ λ = 5nm 或 IOnm ；A9.采集IitUi)和控制数据采集模块，使数据采集放大电路(11)对待测光电探测器输出的波长-电流信号Iit (λ i)和第一参考光电探测器(8)或第二参考光电探测器 (9)的第二轮输出波长-电流信号依次进行采集；Α10.判断ι待Ui)和/参(Λ)是否超过量程判断采集到的ι待Ui)和/参(Λ)大小是否超过量程，是则进行操作All，否则进行操作A12 ；All.数据采集放大电路换档控制数据采集放大电路(11)进行换档，转操作A9 ； A12.存储ι待Ui)和/参(Λ):将采集的IitUi)和/参(Λ)传输到计算机存储，转操作 A9，直至达到截止波长入」；A13.计算光谱响应度计算待测光电探测器对每个波长的光谱响应度Rit (λ》
全文摘要
一种宽光谱光电测试系统，属于光学辐射定标测量仪器，解决现有光电探测器测试系统测试功能单一、测试对象和测试光谱范围有限的问题。本发明包括宽光谱光源、单色仪、滤光片轮、暗箱、数据采集放大电路、偏压电路、电机驱动电路和计算机，计算机加载有单色仪控制模块、滤光片轮控制模块、电机控制模块和数据采集模块，还加载有包括光谱响应度测试子模块和伏安特性测试子模块的测试功能模块。本发明将光电探测器光谱响应、伏安特性等测量参数结合在一起，实现了宽光谱范围的测量，并有效提高了测量精确度，在测试器件的范围上也进行了扩展，可以完成零偏的光电二极管和需要加一定偏压的PIN管、APD管和光电三极管的性能测试。
文档编号G01R31/26GK102305905SQ20111013577
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者元秀华, 刘瑜, 赵茗 申请人:华中科技大学