Устройство для измерения фотоэлектрических параметров линейки с размерами фоточувствительных площадок не менее 50х50 мкм
Заявляемая полезная модель относится к измерительной технике и может найти применение в средствах измерения фотоприемников со спектром поглощения в инфракрасной области спектра от 0.8-1.6 мкм. Предложенное устройство на основе одномодового волоконно-оптического разветвителя, волоконно-оптического аттенюатора и микрооптики путем использования известной блок-схемы, содержащей аттестованный фотодиод, последовательно соединенные источник излучения, модулятор и монохроматор, источник питания, подключенный к линейке фоточувствительных элементов, и соединенные между собой согласующее устройство, являющиеся устройством передачи информации и регистрирующее устройство, являющееся устройством обработки информации. В итоге обеспечивается высокая точность измерения, помехозащищенность, снижение себестоимости устройства, формирование однородного пятна малых размеров порядка 20 мкм на фоточувствительной площадке линейки в диапазоне длин волн 0.8-1.6 мкм, упрощение юстировки оптической системы устройства, исключение дисперсии потока излучения, обеспечение возможности измерения коэффициента электрической взаимосвязи и фотоэлектрических параметров в диапазоне температур.
Устройство для измерения фотоэлектрических параметров линейки с размерами фоточувствительных площадок не менее 50×50 мкм.
Заявляема полезная модель устройства для измерения фотоэлектрических параметров линейки с размерами фоточувствительных площадок не менее 50×50 мкм относится к измерительной технике и может найти применение в средствах измерения фотоприемников со спектром поглощения в инфракрасной области от 0.8-1.6 мкм.
Известно устройство, принятое в качестве аналога, измеряет фотоэлектрические параметры фотоприемников (см. например Н.Е.Геда «Измерение параметров приборов оптоэлектроники» М.: Радио и связь, 1981, стр.129, рис.5.1).
Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является устройство, описанное в источнике информации (см например Н.Е.Геда «Измерение параметров приборов оптоэлектроники» М.: Радио и связь, 1981, стр.131, рис.5.3, стр.133, рис.5.4 б). Известное устройство содержит аттестованный фотодиод, последовательно соединенные источник излучения, модулятор и монохроматор, источник питания, подключенный к линейке фоточувствительных элементов, и соединенные между собой согласующее устройство, являющиеся устройством передачи информации и регистрирующее устройство, являющееся устройством обработки информации.
Недостатками известного устройства являются: невозможность измерять фотоэлектрические параметры быстродействующих линеек с размерами фоточувствительных площадок порядка 50×50 мкм; сложность юстировки оптической системы; получение светового пятна малых размеров (около 20 мкм) достаточной плотности при измерении переходной характеристики (время нарастания сигнала фотоответа T0,1-0.9 =1 нс, Rнагр.=50 ом); малая помехозащищенность.
Задачей заявленной полезной модели является обеспечение высокой точности измерения, помехозащищенности, снижение себестоимости устройства, формирование однородного пятна малых размеров на разных длинах волн излучения, упрощение юстировки оптической системы устройства, исключение дисперсии потока излучения, обеспечение возможности измерения коэффициента электрической взаимосвязи и фотоэлектрических параметров в диапазоне температур.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения фотоэлектрических параметров линейки с размерами фоточувствительных площадок не менее 50×50 мкм содержит аттестованный фотодиод,
последовательно соединенные источник излучения, модулятор и монохроматор, источник питания, подключенный к линейке фоточувствительных элементов, соединенные между собой согласующее устройство, являющееся устройством передачи информации и регистрирующее устройство, являющееся устройством обработки информации, оптическую систему, волоконно-оптический разветлитель, имеющий два входных разъема и два выходных разъема, микрообъектив, координатный термостолик, последовательно соединенные генератор, полупроводниковый лазер и аттенюатор, при этом оптическая система связана с монохроматором, линейка фоточувствительных элементов находится на координатном столике и связана с микрообъективом и согласующим устройством, первый и второй входные разъемы волоконно-оптического разветлителя соединены соответственно с оптической системой и аттенюатором, а его первый и второй выходные разъемы соединены соответственно с микрообъективом и аттестованным фотодиодом.
В устройстве для измерения фотоэлектрических параметров линейки с размерами фоточувствительных площадок не менее 50×50 мкм в качестве передающей среды используется одномодовое оптическое волокно с микрооптикой, которое позволяет формировать однородное световое пятно малых размеров ˜ 20 мкм, выделяя основную моду излучения, которая подается на аттестованный фотодиод и на исследоваемую быстродействующую фоточувствительную линейку, которая находится на координатном термостолике.
Заявленная полезная модель поясняется блок-схемой (Фиг.1) устройства для измерения фотоэлектрических параметров линейки с размерами фоточувствительных площадок не менее 50×50 мкм и результатами измерений спектральной характеристики (Фиг.2) и инерционности (Фиг.3) этой линейки.
На фиг.1 изображена блок-схема устройства, где:
1 - источник излучения;
2 - модулятор;
3 - монохроматор;
4 - оптическая система;
5 - одномодовый волоконно-оптический разветвитель;
6 - микрообъектив;
7 - источник питания;
8 - линейка фоточувствительных элементов;
9 - координатный термостолик;
10 - генератор;
11 - полупроводниковый лазер;
12 - аттенюатор;
13 - аттестованный фотодиод;
14 - согласующее устройство, являющееся устройством передачи информации;
15 - регистрирующее устройство, являющееся устройством обработки информации.
Полезная модель представляет собой устройство, которое содержит источник излучения 1, модулятор 2, монохроматор 3, который позволяет установить длину волны излучения в диапазоне от 0 до 2 мкм, оптическую систему формирующую излучение на первом входном оптическом разъеме волоконно-оптического разветвителя 5, микрообъектив 6, позволяющий получить пятно ˜ 20 мкм, источник питания 7, для подачи рабочего напряжения на линейку фоточувствительных элементов 8, координатный термостолик 9, позволяющий выбрать фоточувствительный элемент и установить температуру линейки фоточувствительных элементов 8 в диапазоне температур от -60°С до +60°С, с точностью ±2°С, генератор 10, предназначенный для «накачки» полупроводникового лазера 11 на рабочую длину волны излучения 1.55 мкм, аттенюатора 12, аттестованный фотодиод 13, согласующее устройство 14, являющееся устройством передачи информации, регистрирующее устройство 15, являющееся устройством обработки информации.
Заявленная полезная модель работает следующим образом: излучение от источника излучения 1 (Фиг.1) через модулятор 2 поступает на входную щель монохроматора 3, который выделяет необходимую длину волны излучения. Затем с помощью оптической системы 4 излучение фокусируется на первый оптический входной разъем одномодового волоконно-оптического разветвителя 5. Часть мощности излучения поступает через второй оптический выходной разъем на аттестованный по спектральной чувствительности фотодиод, а часть мощности через первый выходной оптический разъем, который состыкован с микрообъективом 6, формирующим световое пятно порядка 20 мкм, поступает на фоточувствительный элемент линейки 8. Затем сигнал фотоответа обрабатывается в согласующем устройстве 14 и подается на регистрирующее устройство 15. Затем строят график относительной спектральной характеристики чувствительности исследуемой линейки, по графику определяют положение коротковолновой и длинноволновой границы чувствительности по уровню 0.1 от максимального значения. График используют для определения монохроматической чувствительности испытуемой на рабочей длине волны 1.55 мкм.
Для определения быстродействия и динамического диапазона линейки фоточувствительных элементов, излучение подается от полупроводникового лазера 11, рабочей длины волны 1.55 мкм через оптический аттенюатор 12 на второй оптический входной разъем волоконно-оптического разветвителя 5. С волоконно-оптического разветвителя 5 часть мощности излучения через второй оптический выходной разъем подается на аттестованный фотодиод, а часть мощности оптического излучения через первый оптический выходной разъем волоконно-оптического разветвителя 5, состыкованного с микрообъективом, формирующим световое пятно порядка 20 мкм, фокусируется на фоточувствительную площадку линейки. Импульсный поток излучения с помощью регистрирующего прибора 15 регистрирует фотосигнал с испытуемой фоточувствительной линейки. При помощи
масштаба развертки на экране регистрирующего устройства определяют время нарастания и время спада по уровню 0.1-0.9 (0.9-0.1). В результате применения заявляемой полезной модели проведено измерение фотоэлектрических параметров линейки из 128 фоточувствительных элементов, изготовленной на основе InGaAs. Полезная модель позволила исследовать экспериментальные образцы фоточувствительных линеек для быстродействующего фотоэлектронного модуля, который является прибором нового поколения.
Устройство для измерения фотоэлектрических параметров линейки с размерами фоточувствительных площадок не менее 50×50 мкм, содержащее аттестованный фотодиод, последовательно соединенные источник излучения, модулятор и монохроматор, источник питания, подключенный к линейке фоточувствительных элементов, и соединенные между собой согласующее устройство, являющиеся устройством передачи информации и регистрирующее устройство, являющееся устройством обработки информации, отличающееся тем, что в него дополнительно введены оптическая система, волоконно-оптический разветлитель, имеющий два входных разъема и два выходных разъема, микрообъектив, координатный термостолик, и последовательно соединенные генератор, полупроводниковый лазер и аттенюатор, при этом оптическая система связана с монохроматором, линейка фоточувствительных элементов находится на координатном столике и связана с микрообъективом и согласующим устройством, первый и второй входные разъемы волоконно-оптического разветлителя соединены соответственно с оптической системой и аттенюатором, а его первый и второй выходные разъемы соединены соответственно с микрообъективом и аттестованным фотодиодом.
