宽波段光电探测器测试装置
阅读说明：本技术 宽波段光电探测器测试装置 (Broadband photoelectric detector testing device ) 是由 刘兴钊 李雨麒 任羿烜 刘倢瑃 于 2021-03-26 设计创作，主要内容包括：宽波段光电探测器测试装置,涉及光电技术。本发明包括光源、斩波器、源表、屏蔽黑箱、前置放大器和锁相放大器,其特征在于,还包括温度调节模块,所述温度调节模块的热量传输单元设置于屏蔽黑箱,屏蔽黑箱中设置有温度传感器。本发明可以实现不同温度、不同光照强度、不同偏压的测试。(A broadband photoelectric detector testing device relates to the photoelectric technology. The device comprises a light source, a chopper, a source meter, a shielding black box, a preamplifier and a lock-in amplifier, and is characterized by also comprising a temperature adjusting module, wherein a heat transmission unit of the temperature adjusting module is arranged in the shielding black box, and a temperature sensor is arranged in the shielding black box. The invention can realize the tests of different temperatures, different illumination intensities and different bias voltages.)
技术领域
本发明涉及光电技术。
背景技术
光电探测器是以光电效应为基础，在探测器内部的被辐射材料受到光辐射， 将光信号转化为电信号，通过后端电路的放大、采样、转换来处理光电探测器产 生的微弱电信号，然后再应用到实际的需要中去。光电探测器的探测灵敏度高、 动态时间响应速度快，这两个特点可以实时捕获极微弱的光信号，所以广泛应用 在大气监测、夜视仪、通讯、火焰检测等诸多方向。光电探测器的性能参数是评 估光电探测器性能的重要依据，性能参数包括光电流、暗电流、响应度、探测率、 时间响应、探测器噪声。目前，还未见到成熟、系统化的宽波段探测器用于测量 光电探测器的性能参数。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种高精度的宽波段光电探测器测试装 置。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，宽波段光电探测器测试装置， 包括光源、斩波器、源表、屏蔽黑箱、前置放大器和锁相放大器，其特征在于， 还包括温度调节模块，所述温度调节模块的热量传输单元设置于屏蔽黑箱，屏蔽 黑箱中设置有温度传感器。
进一步的，还包括温度控制器，温度传感器与温度控制器连接，温度控制器 连接温度调节模块。所述光源包括红外光光源和紫外光光源。屏蔽黑箱连接有真 空机械泵，屏蔽黑箱内设置有真空计。所述温度调节模块包括降温模块，所述热 量传输单元为热交换管路。或者，所述温度调节模块包括升温模块，所述热量传 输单元为电热丝。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明的宽波段光电探测器测试系统可以实现从紫外至红外宽波段光电探 测器的性能测试，测试参数包括光电流、暗电流、响应度、探测率、时间响应、 探测器噪声。
2.测试可选参数多，可以实现不同温度、不同光照强度、不同偏压的测试。
3.测量精度高，使用三同轴线和低噪同轴转接头代替普通导线，可以有效降低 线材噪声对测试的影响，同时保证了测试的安全性。
附图说明
图1为宽波段光电探测器测试系统的结构流程图。
图2为光电探测器测量光、暗电流曲线图。
图3为光电探测器时间响应测试结果图。
具体实施方式
参见图1，作为一个实施例，包括：
光学平台，用于放置光学屏蔽箱、探针台、光源以及各种光学器材。
光学屏蔽箱，光学屏蔽箱里面放置变温台，光学屏蔽箱的作用是屏蔽环境噪 声。
变温台，变温台内部放置光电探测器，用于调节光电探测器工作时环境温度。
真空计，用于观察变温台内部压强。
温度传感器，用于观察变温台内部具体温度。
自增压液氮罐，用于给变温台内部降温，调节光电探测器工作时环境温度。
真空机械泵，用于给变温台内部抽真空，防止温度过低结霜问题。
仪表柜，用于放置源表、信号发生器、锁相放大器、前置放大器。
红外光源，用于给红外光电传感器作为光信号输入。
紫外光源，用于给紫外光电传感器作为光信号输入。
光功率计，用于检测辐射光功率密度。
斩波器，用于将连续光源调制成指定频率的调制光。
屏蔽线缆，用于连接变温台与仪表柜之间的连接，屏蔽线缆可以有效降低线 材噪声。
控制计算机，用于读数测试数据与设置源表参数。
采用本发明本发明的具体测试步骤如下：
1、打开控制计算机，打开光学屏蔽箱，根据测试需要，换上所需光源，将光功 率计探头放置变温台中心位置，确保光功率计探头被幅射光所照射到，调节 光功率计波长与光斑大小参数，关闭光学屏蔽箱，关闭室内光源，等待光功 率计示数稳定下来，这时记录光功率计读数。若光功率较小则可以通过调节 光源的电源来增加或减小光功率。
2、打开光学屏蔽箱，移除光功率计探头，将光电探测器用变温台内部的探针固定，盖上变温台上盖并拧紧密封螺钉，将源表与变温台上输出端口用低噪同 轴线相连接，关闭光学屏蔽箱。
3、打开机械泵，观察真空计，等待变温台内部真空度达到1Pa左右，然后根据 测试需要，调节自增压液氮罐流量，观察温度传感器是否达到需要测试时的 温度，等待温度传感器示数稳定在所需温度。
4、通过控制电脑进行数据采集，将源表控制软件设为电压扫描模式，这时可以 得到光电探测器光电流与偏压的关系，将光源关闭，等待几分钟后再次数据 采集即可得到光电探测器暗电流与偏压的关系。(附图2)
5、将通过控制电脑进行数据采集，将源表控制软件设为电压偏置模式，设置采 样速率，将光源打开再关闭，这时可以采集到光电探测器的响应时间。(附图 3)
6、断开与源表的连接，将锁相放大器信号输入端与变温台上输出端口用低噪同轴线相连接，关闭光源，调节锁相放大器参考频率至所需频率，等到锁相放 大器示数稳定后，这时可以测得光电探测器噪声电流与噪声电压。
7、打开光源，将斩波器调节至所需频率，用同轴线连接斩波器输出端与锁相放 大器的参考输入端，观察锁相放大器读数，即可得到光电探测器信号电压和 信号电流。
8、一系列测试完成后，即可关闭用电设备电源。等待变温台升温至室温。
响应度由下列公式可以计算
V为步骤7得到的信号电压，I为步骤七得到的信号电流，E为步骤1得到的 光功率密度，A为探测器感光元面积。
探测率由下列公式可以计算得出
Vn为步骤6得到的光电探测器噪声电压，In为步骤6得到的光电探测器噪声电流。
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