[发明专利]光子上转换器频率响应的测试装置和测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电子器件的测量领域，具体涉及一种光子上转换器频率响应的测试装置和测试方法。

背景技术

传统的红外成像仪或者红外焦平面器件是由成千上万个红外探测器单元构成的探测器焦平面阵列，其原理是将红外辐射信号转换为电信号，电信号又通过相同数目的读出电路单元读出放大，最后经过后续的电子学处理成为人眼可视的图像。整个制备工艺需要生长铟柱倒装互连，还需要复杂的读出成像电路，使得其制备工艺复杂，可靠性低，成本高等缺点。

光子上转换技术是指利用一定的手段，将长波长的低能光子转换为短波长高能光子的技术，在民用夜视、大气成像、工业探伤、医学检测、军事侦察、太阳能电池等领域有着非常广泛的应用价值。其中光子上转换器是指通过器件的方式直接实现这种光子的上转换，通常是将一个光电探测器单元和一个电致发光二极管单元串联耦合得到。光电探测单元感应吸收入射的低能光子，产生的光生载流子在反向偏压的作用下注入到与之串联的发光二极管单元内，发出高能短波长的光子。根据两单元所用材料体系和结构的不同，光子上转换器可以实现红外到可见，可见到紫外，红外到紫外的全光谱波长上转换。其中将红外光上转换为可见光的上转换器，相对红外焦平面器件，因其结构简单，成本低，响应快速等优点在红外成像领域具有潜在的应用前景和优势。

但是，目前大部分针对光子上转换器的研究主要集中在扩展波长上转换范围和提高上转换效率方面，对光子上转换器的响应速度等频率特性的研究却很少。因为光子上转换器的响应速度直接决定了所制成红外成像器件的反应速度，所以针对光子上转换器件频率响应特性的研究迫在眉睫。目前却没有一种测试此类光子上转换器件频率响应特性的方法和系统。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种光子上转换器频率响应的测试装置和测试方法，其能够实现对此类光子上转换器频率响应特性的检测与分析，为制备响应速度更快的光子上转换器提供检测手段和分析工具，为研制高速红外成像器件奠定基础。

本发明提供一种光子上转换器频率响应的测试装置，包括：

一计算机控制模块；

一光脉冲产生模块，其输入端与计算机控制模块的一输出端连接；

一稳压电源，其输入端与计算机控制模块的另一输出端连接；

一光子上转换器，其一输入端与稳压电源的输出端连接，其光响应区接收光脉冲产生模块的一光输出信号；

一光电探测器，其光响应区接收接收光子上转换器的光输出信号；

一采样示波器，其一输入端与光电探测器的输出端连接，另一输入端与光脉冲产生模块的另一输出端连接，其输出端与计算机控制模块的输入端连接。

本发明还提供一种光子上转换器频率响应的测试方法，其是采用如前所述的光子上转换器频率响应的测试装置，包括如下步骤：

步骤1：用计算机控制模块调节光脉冲产生模块所发出脉冲光信号的频率、波形、占空比、下降沿、强度等，使其和被测光子上转换器的响应相匹配；

步骤2：光脉冲产生模块输出预定频率的长波脉冲光，并将信号同步触发到采样示波器，得到脉冲光信号的频率响应曲线，作为校准曲线被计算机控制模块记录；

步骤3：计算机控制模块调节稳压电源向光子上转换器提供一预定的反向偏压；

步骤4：光脉冲产生模块发出的长波脉冲光被光子上转换器中的光响应单元吸收，产生光生载流子，光生载流子在反向偏压的作用下注入到光子上转换器中的光显示单元，发出短波脉冲光；

步骤5：光子上转换器发出的短波脉冲光辐照在光电探测器单元的感光区域产生脉冲电信号；

步骤6：光电探测器单元产生的脉冲电信号被采样示波器采集，得到此信号的频率响应曲线，作为测试曲线被计算机控制模块记录；

步骤7：通过比较计算机控制模块中所记录脉冲的校准曲线和测试曲线，得到光子上转换器的频率响应特性，完成测试。

从上述方案可以看出，本发明提供的测试装置和测试方法具有如下的积极效果和优点：

1)首次实现对光子上转换器频率特性的测试，得到光子上转换器件的响应时间、频率特性等主要信息，填补光子上转换器频率特性测试方面的空白，为研制高速红外成像器件奠定基础。

2)所提供的测试系统结构简单、成本低，可以实现对光子上转换器响应特性的快速实时检测。

3)所提供测试系统和方法的信号调制和数据记录过程都由计算机完成，更易于操作。

附图说明