專利名稱：一種測(cè)量InGaAs探測(cè)器偏振敏感響應(yīng)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電探測(cè)器的檢測(cè)技術(shù)，具體是指一種測(cè)量InGaAs探測(cè)器偏 振敏感響應(yīng)的裝置，它適用于測(cè)量InGaAs探測(cè)器對(duì)不同振動(dòng)方向線偏振光的 響應(yīng)度。
背景技術(shù)：
探測(cè)器是成像偏振儀中的核心器件，其性能嚴(yán)重影響著成像質(zhì)量。在偏振 成像中一般要求探測(cè)器是偏振無關(guān)的，也就是說探測(cè)器的響應(yīng)度對(duì)入射光的偏 振方向和偏振態(tài)是不敏感的。事實(shí)上，許多類型的光電探測(cè)器的響應(yīng)是偏振相 關(guān)的，而且在偏振成像應(yīng)用中，光束一般是由透鏡會(huì)聚到探測(cè)器光敏元上的， 也就是說大部分光是斜入射到探測(cè)器上的，那么會(huì)由于光束的偏振態(tài)對(duì)探測(cè)器 響應(yīng)的影響而產(chǎn)生顯著的誤差。另外，在以自然光為光源的光學(xué)系統(tǒng)中，在經(jīng) 過幾個(gè)光學(xué)元件的透、反射后，光束己經(jīng)是部分偏振光了，此時(shí)探測(cè)器偏振響 應(yīng)的效果也會(huì)表現(xiàn)出來。
對(duì)于InGaAs探測(cè)器而言，在光正入射情況下，器件偏振敏感響應(yīng)度主要 是由以下原因產(chǎn)生的①長(zhǎng)波長(zhǎng)入射光吸收長(zhǎng)度的增加，使得由襯底反射到探 測(cè)器表面的光增加；②探測(cè)器每一層之間不是嚴(yán)格平行的；③由于外延層和襯 底熱擴(kuò)散系數(shù)不同而在晶體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力。在光斜入射情況下，器件 偏振敏感響應(yīng)度主要是由入射光中P分量和S分量反射率的差異引起的，而且 一般來說，這對(duì)器件偏振敏感響應(yīng)度的影響大于材料本身的影響。
雖然目前市場(chǎng)上銷售的偏振分析儀可對(duì)光束的偏振態(tài)進(jìn)行分析，但其不能用來測(cè)試光電探測(cè)器的偏振敏感響應(yīng)度。另外，可通過偏振無關(guān)Ge或InGaAs 探測(cè)器作為標(biāo)準(zhǔn)，來測(cè)定待測(cè)InGaAs探測(cè)器的偏振敏感響應(yīng)度，但偏振無關(guān) 探測(cè)器本身的制備和嚴(yán)格定標(biāo)是十分困難的?？傊壳吧袩o簡(jiǎn)捷、實(shí)用的精 確測(cè)量InGaAs探測(cè)器偏振敏感響應(yīng)度的裝置與方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)捷、實(shí)用的測(cè)量InGaAs探測(cè)器偏振敏感響 應(yīng)度的裝置，以達(dá)到精確測(cè)量InGaAs探測(cè)器偏振敏感響應(yīng)度的目的。
本發(fā)明中InGaAs探測(cè)器偏振敏感響應(yīng)具體是指InGaAs探測(cè)器對(duì)不同振動(dòng) 方向線偏振光的響應(yīng)度的差異，用d「U^表示，其中& 、 ^曲和X分別 為相同功率、不同振動(dòng)方向的線偏振光入射時(shí)探測(cè)器響應(yīng)度的最大值、最小值 和平均值。不同偏振態(tài)的光可以分解為兩束正交線偏振光的合成。因此，掌握 了光電探測(cè)器相對(duì)于各個(gè)振動(dòng)方向線偏振入射光的響應(yīng)度的變化就可以得出 探測(cè)器相對(duì)于各種偏振態(tài)的入射光的響應(yīng)度。
本發(fā)明的測(cè)量裝置如附圖l所示，它主要由光源系統(tǒng)l、偏振態(tài)控制系統(tǒng) 2、光闌3、待測(cè)InGaAs探測(cè)器4、電流放大器5和示波器6組成，其中偏振 態(tài)控制系統(tǒng)由第-格蘭-湯普森棱鏡7和第二格蘭-湯普森棱鏡8組成；待測(cè) InGaAs探測(cè)器4置于具有良好電磁屏蔽作用的圓形柯伐管殼9的中心位置上， 管殼在入射光一側(cè)開孔；為了降低系統(tǒng)的雜散光并提高測(cè)試裝置內(nèi)部的溫度穩(wěn) 定性，光源系統(tǒng)l、偏振態(tài)控制系統(tǒng)2、光闌3、待測(cè)InGaAs探測(cè)器4及柯伐 管殼9置于光、熱屏蔽罩10中。
在本發(fā)明測(cè)量裝置的光路調(diào)節(jié)過程中，采用632.8nm的可見光激光器，使 第一格蘭-湯普森棱鏡7和第二格蘭-湯普森棱鏡8的中心、光闌的中心和探測(cè) 器光敏元中心共軸，以確保測(cè)試的準(zhǔn)確性；在待測(cè)InGaAs探測(cè)器4偏振敏感響應(yīng)測(cè)試過程中，光源系統(tǒng)可選用1310nm、 1342nm或1550nm的半導(dǎo)體激光 器，或短波紅外波段的單色儀系統(tǒng)，以得到單波長(zhǎng)或連續(xù)波長(zhǎng)下器件的偏振敏 感響應(yīng)。
在本發(fā)明測(cè)量裝置的偏振態(tài)控制系統(tǒng)2中，采用兩個(gè)消光比大于45dB的 第 -格蘭-湯普森棱鏡7和第二格蘭-湯普森棱鏡8，來保證獲得純凈的線偏振 光，同時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)第二格蘭-湯普森棱鏡8，可調(diào)節(jié)入射光功率，起到光學(xué)衰 減片的作用。
本發(fā)明測(cè)量裝置中光闌3的直徑為lmm，光闌起到限制光束直徑的作用， 同時(shí)還可防止由探測(cè)器反射回的光照射到棱鏡上發(fā)生二次反射產(chǎn)生雜散光。 在本發(fā)明測(cè)量裝置中，裝有待測(cè)探測(cè)器4的柯伐管殼9置于高精度三維旋轉(zhuǎn)平 臺(tái)上，可在YZ或XZ平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，三維旋轉(zhuǎn)平臺(tái)可通過步進(jìn)電機(jī)由電腦控制， 或手動(dòng)旋轉(zhuǎn)。以入射光方向作為X方向，垂直于入射光方向的平面作為YZ平 面。
在本發(fā)明實(shí)際測(cè)量過程中，由光源系統(tǒng)l出射的光，經(jīng)偏振態(tài)控制系統(tǒng)2 后變?yōu)榧儍舻木€偏振光，經(jīng)光闌后垂直入射到待測(cè)探測(cè)器4上，探測(cè)器(4) 的輸出信號(hào)經(jīng)電流發(fā)大器(5)放大后，在示波器(6)上顯示出來。通過在 YZ平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)柯伐管殼9，就可在保持入射偏振光功率的情況下得到待測(cè)探 測(cè)器4對(duì)不同振動(dòng)方向線偏振光的響應(yīng)度，從而得到正入射情況下，器件的偏 振敏感響應(yīng)。斜入射下器件的偏振敏感響應(yīng)可通過以下方法獲得首先在XZ 平面內(nèi)將柯伐管殼(9)旋轉(zhuǎn)一定的角度，使入射線偏振光斜入射到待測(cè)探測(cè) 器4的光敏元上，然后以垂直于光敏元平面的方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)待測(cè)探測(cè)器4，即 可得到斜入射情況下器件的偏振敏感響應(yīng)。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于A. 偏振態(tài)控制系統(tǒng)采用兩個(gè)消光比大于45dB的棱格蘭-湯普森鏡，可保 證獲得純凈的線偏振光，同時(shí)第二棱格蘭-湯普森鏡8可調(diào)節(jié)入射光功率，起 到光學(xué)衰減片的作用，確保入射光功率沒有達(dá)到待測(cè)InGaAs探測(cè)器的飽和輻 照功率；
B. 測(cè)試裝置和方法可精確測(cè)量待測(cè)InGaAs探測(cè)器在光正入射和斜入射 情況下的偏振敏感響應(yīng)，簡(jiǎn)捷實(shí)用、測(cè)試精度高；
C. 格蘭-湯普森棱鏡在可見光波段亦有很高的透射比和消光比，因此采用 可見光光源系統(tǒng)后，可將本發(fā)明中的裝置和方法可推廣應(yīng)用于測(cè)量可見光探測(cè) 器的偏振敏感響應(yīng)。


圖1 一種測(cè)量InGaAs探測(cè)器偏振敏感響應(yīng)的裝置與方法的示意圖； 圖中
1——光源系統(tǒng)；
2——偏振態(tài)控制系統(tǒng)；
3——光闌；
4——待測(cè)InGaAs探測(cè)器；
5——電流放大器；
6——示波器；
7——第一格蘭-湯普森棱鏡；
8——第二格蘭-湯普森棱鏡；
9——柯伐管殼；
10——光、熱屏蔽罩。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方法作詳細(xì)的說明。本實(shí)施例
中測(cè)試用光源為1342 nm的半導(dǎo)體激光器，光束出射直徑為2mm，具有很好 的功率穩(wěn)定性，功率相對(duì)起伏在±0.5%;光鬧直徑為lmm，待測(cè)InGaAs探測(cè) 器的直徑為5mm。
1. 待測(cè)InGaAs探測(cè)器4置于具有良好電磁屏蔽作用的圓形Kovar管殼9 的中心位置上；
2. 搭建InGaAs探測(cè)器偏振敏感度測(cè)試系統(tǒng)。利用桿架和底座將偏振態(tài)控 制系統(tǒng)2、光闌3、柯伐管殼9置于OTPOT24-12型光學(xué)平臺(tái)的RAOB10-1型 滑軌上，然后利用采用632.8nm波長(zhǎng)的可見光激光器作為調(diào)節(jié)光源，使偏振態(tài) 控制系統(tǒng)2中的第 一格蘭-湯普森棱鏡7和第二格蘭-湯普森棱鏡8的中心、光 闌3的中心和待測(cè)探測(cè)器4的光敏元中心共軸，以確保測(cè)試的準(zhǔn)確性；
3. 將調(diào)節(jié)光源置換為測(cè)試用1342nm的半導(dǎo)體激光器，確保出射光與棱鏡 格蘭-湯普森7和8的中心、光闌3的中心和待測(cè)探測(cè)器4的光敏元中心共軸；
4. 將待測(cè)探測(cè)器4通過引線與電流放大器5相連，響應(yīng)信號(hào)經(jīng)電流-電壓 轉(zhuǎn)化、放大后由示波器6輸出；
5. 以出射光為軸，旋轉(zhuǎn)偏振態(tài)控制系統(tǒng)2中的第-格蘭-湯普森棱鏡7， 調(diào)節(jié)光功率強(qiáng)度，確保入射光功率不會(huì)達(dá)到待測(cè)InGaAs探測(cè)器的飽和輻照功 率；
6. 光源系統(tǒng)1、偏振態(tài)控制系統(tǒng)2、光闌3和待測(cè)InGaAs探測(cè)器4置于 光、熱屏蔽罩10中；
7. 正入射情況下器件的待測(cè)探測(cè)器4測(cè)試步驟，如圖l所示在YZ平面 內(nèi)旋轉(zhuǎn)柯伐管殼9，記錄待測(cè)探測(cè)器4對(duì)不同振動(dòng)方向線偏振光的響應(yīng)度；斜
入射下器件的偏振敏感響應(yīng)的測(cè)試步驟首先在XZ平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)一定的角度，使入射線偏振光斜入射到待測(cè)探測(cè)器4的光敏元上，然后以垂直于光敏元平面 的方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)待測(cè)探測(cè)器4，記錄待測(cè)探測(cè)器4對(duì)不同振動(dòng)方向線偏振光的 響應(yīng)度；
8.數(shù)據(jù)處理，得到待測(cè)探測(cè)器4的偏振敏感響應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量InGaAs探測(cè)器偏振敏感響應(yīng)的裝置，主要包括光源系統(tǒng)(1)、偏振態(tài)控制系統(tǒng)(2)、光闌(3)、電流放大器(5)和示波器(6)，其特征在于由光源系統(tǒng)(1)出射的光經(jīng)偏振態(tài)控制系統(tǒng)(2)后變?yōu)榧儍舻木€偏振光，經(jīng)光闌(3)后垂直入射到安裝在柯伐管殼(9)內(nèi)的待測(cè)探測(cè)器(4)上，探測(cè)器(4)的輸出信號(hào)經(jīng)電流發(fā)大器(5)放大后，在示波器(6)上顯示出來；通過在YZ平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)柯伐管殼(9)，就可在保持入射偏振光功率的情況下得到待測(cè)探測(cè)器(4)對(duì)不同振動(dòng)方向線偏振光的響應(yīng)度，從而得到正入射情況下，器件的偏振敏感響應(yīng)；測(cè)量斜入射下器件的偏振敏感響應(yīng)通過以下方法獲得首先在XZ平面內(nèi)將柯伐管殼(9)旋轉(zhuǎn)一定的角度，使入射線偏振光斜入射到待測(cè)探測(cè)器(4)的光敏元上，然后以垂直于光敏元平面的方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)待測(cè)探測(cè)器(4)，即可得到斜入射情況下器件的偏振敏感響應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量InGaAs探測(cè)器偏振敏感響應(yīng)的裝置， 其特征在于所述的光源系統(tǒng)(1)采用1310nm、 1342nm或1550nm的半導(dǎo) 體激光器，或短波紅外波段的單色儀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量InGaAs探測(cè)器偏振敏感響應(yīng)的裝置， 其特征在于所述的偏振態(tài)控制系統(tǒng)(2)由兩只消光比大于45dB第一格蘭-湯普森棱鏡(7)和第二格蘭-湯普森棱鏡(8)構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量InGaAs探測(cè)器偏振敏感響應(yīng)的裝置， 其特征在于所述的柯伐管殼(9)安裝在高精度三維旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，可在YZ 或XZ平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，其中坐標(biāo)方向?yàn)橐匀肷涔夥较蜃鳛閄方向，垂直于入射光方向的平面作為YZ平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)量InGaAs探測(cè)器偏振敏感響應(yīng)的裝置， 其特征在于所述的光源系統(tǒng)(1)、偏振態(tài)控制系統(tǒng)(2)、光闌(3)和待測(cè) InGaAs探測(cè)器(4)置于光、熱屏蔽罩(10)中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測(cè)量InGaAs探測(cè)器偏振敏感響應(yīng)的裝置，它由光源系統(tǒng)、偏振態(tài)控制系統(tǒng)、光闌、待測(cè)InGaAs探測(cè)器、電流放大器和示波器組成，其中偏振態(tài)控制系統(tǒng)由兩個(gè)格蘭-湯普森棱鏡組成，用于產(chǎn)生純凈的線偏振光；待測(cè)InGaAs探測(cè)器置于一側(cè)開孔的圓形柯伐管殼中，并且將光源系統(tǒng)、偏振態(tài)控制系統(tǒng)、光闌和待測(cè)InGaAs探測(cè)器置于光、熱屏蔽罩中，通過旋轉(zhuǎn)探測(cè)器的方式，使不同振動(dòng)方向的線偏振光入射到探測(cè)器的光敏面上，可得到正入射和斜入射情況下InGaAs探測(cè)器的偏振敏感響應(yīng)。本發(fā)明的裝置和方法簡(jiǎn)捷實(shí)用、測(cè)試精度高，并可推廣應(yīng)用到可見光探測(cè)器的偏振敏感響應(yīng)測(cè)試中。
文檔編號(hào)G01M11/02GK101614610SQ20091005533
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者唐恒敬, 朱耀明, 淘 李, 雪 李, 李永富, 龔海梅 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所