[发明专利]红外调制光致发光二维成像光路自动定位校准装置

摘要

本发明公开一种红外调制光致发光二维成像光路自动定位校准装置。该装置包括长时间稳定工作激光光源、等距长焦距光聚焦模块、垂直光轴校准系统、焦平面校准系统以及反馈自校准控制单元。主要利用菲涅尔双棱镜在高精度互补金属氧化物半导体光电元件阵列上所成干涉图样的位置偏移度进行相关光具的位置校准，同时利用电荷耦合元件激光测试阵列完成精确度可达微米量级的光斑尺寸测定。该装置具有高稳定性、高灵敏度、高自动化等特点，是研究包括大面积红外探测器面阵材料在内的窄禁带半导体的有效技术保障。

主权项

一种红外调制光致发光二维成像光路自动定位校准装置，它包括长时间稳定工作激光光源(1)、等距长焦距光聚焦模块(2)、垂直光轴校准系统(3)、焦平面校准系统(4)以及反馈自校准控制单元(5)，其特征在于：所述的长时间稳定工作激光光源(1)由激光器和激光功率、方向控制器组成，激光器的波长短于1微米，激光功率在0.05～200mW之间连续稳定可调；所述的等距长焦距光聚焦模块(2)包括共轴光路定位光阑(201)，长焦汇聚透镜组(202)，长焦汇聚透镜组(202)的焦距不小于160毫米，球差不大于20微米；所述的垂直光轴校准系统(3)包括二维平面可升降、自由旋转狭缝(301)，二维平面可升降、自由旋转菲涅尔双棱镜(302)，同步升降旋转控制单元(303)，互补金属氧化物半导体元件阵列成像系统(304)；二维平面可升降、自由旋转狭缝与二维平面可升降、自由旋转菲涅尔双棱镜，需要升降可复位，可旋转角度不小于180°，菲涅尔双棱镜成像中两虚光源间距不低于3毫米，互补金属氧化物半导体元件阵列成像系统感光面积不小于10mm×10mm，单个元件不大于30μm×30μm，具备数模放大电路，波段覆盖300nm～1050nm；所述的焦平面校准系统(4)包括分束器(401)，电荷耦合元件激光测试阵列(402)，五维传动控制装置(403)；电荷耦合元件激光测试阵列感光面积不小于5mm×5mm，光敏元不大于15μm×15μm，波段覆盖300nm～1050nm，其中400nm～800nm波段的量子效率不低于30％；所述的反馈自校准控制单元(5)包括杜瓦平台调节系统，互补金属氧化物半导体元件阵列(304)信号和电荷耦合元件激光测试阵列(402)信号传输分析模板；由长时间稳定工作激光光源(1)产生稳定的校准激光，通过共轴光路定位光阑(201)后经长焦汇聚透镜组(202)，汇聚后的光斑先后经二维平面可升降、自由旋转狭缝(301)与二维平面可升降、自由旋转菲涅尔双棱镜(302)，产生干涉图样，经过分束器(401)后，一路引入校准样品表面，另一路入射至互补金属氧化物半导体元件阵列成像系统(304)；同时，校准样品表面的反射光也由分束器(401)分束，一部分反射至电荷耦合元件激光测试阵列(402)，另一部分透射至互补金属氧化物半导体元件阵列成像系统(304)成像；校准过程中，同步升降旋转控制单元(303)同步控制二维平面可升降、自由旋转狭缝(301)与二维平面可升降、自由旋转菲涅尔双棱镜(302)的高度与旋转角度，五维传动控制装置(403)控制校准样品调节架与电荷耦合元件激光测试阵列(402)同步移动，反馈自校准控制单元(5)用以统一分析处理互补金属氧化物半导体元件阵列图像、电荷耦合元件激光测试阵列信息，并反馈至五维传动控制装置(403)以进行样品平面垂直光轴与校准样品到聚焦平面距离的自动调节，同时也可实现共轴信号收集、后期扫描激发光斑位置精确可控、光斑大小与功率密度维持恒定等功能，长时间保证空间二维扫描成像光致发光光谱测量的能量、强度、空间等多参数可靠性。