[发明专利]一种覆盖可见光宽波段的微光探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及电路设计技术领域，具体地说是一种用于光电探测器的覆盖可见光宽波段的微光探测方法。

背景技术

微光探测器可以工作在极微弱的光照条件下，在军事侦察，空间探测、机器视觉、环境监测、保安监控、医疗诊断、生物科学众多领域中应用十分广泛很多的应用领域需要对微光功率10nW及以下的光功率进行探测。CMOS图像探测器中的噪声水平已经不断降低，对微光信号的灵敏度也不断提高，但CMOS图像传感器必须采用像素增强器倍增光生载流子数目或图像增强器后才能进行微光探测，而且积分时间与曝光时间都比较漫长，然而该微光探测在微光信号情况下准确性比较低，影响了对光探测器进一步研究和探索，大大制约了光探测器在微光低辐照度领域的广泛应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种覆盖可见光宽波段的微光探测方法，它将量子点-量子阱光电探测器与CMOS读出电路对接后置于设有微光测试系统的箱内，可探测到比0.2nW以下光功率更低的微光，而且积分与曝光时间更短，操作方便，微光探测准确性高，满足了不同器件和信号大小可扩展的需要，有利于推动光电探测器在微光低辐照度探测领域的广泛应用，对进一步研究、开发微光探测有着及其重要意义。 

本发明的目的是这样实现的：一种覆盖可见光宽波段的微光探测方法，其特点是该方法将量子点-量子阱光电探测器与CMOS读出电路对接后置于设有微光测试系统的箱内，然后对微光进行探测时可直接读出覆盖可见光的宽波段，其具体探测包括以下步骤：

（一）、光电探测器与读出电路的对接

将量子点-量子阱光电探测器与CMOS读出电路对接在一个基板上并焊接在杜瓦瓶里，以减少外部电磁干扰；

（二）、微光测试系统

微光测试系统由微光辐射光源、第一分光棱镜、第二分光棱镜、显微物镜、杜瓦瓶、白光灯、LCD显示器、工业电视监控器、微动台、测试电路和数字示波器构成的共轴光学测试平台，其中杜瓦瓶里焊接有对接后的光电探测器和读出电路；

（三）、微光读出探测

将上述微光测试系统置于0 nW背景信号的黑布覆盖的箱内，杜瓦瓶设置在120K温度下工作，并为光电探测器提供电压偏置和读出电路提供驱动信号，读出电路的两输出端分别接入数字双踪示波器，然后调节微动台使激光光斑照射在光电探测器的光敏元上，通过滑动设置在显微物镜前的遮光金属片分别测试读出电路无光照和有光照的输出电压，其两电压差为该光敏元上的微光响应电压，接着，再调节微动台使激光光斑照射在光电探测器的下一个光敏元上，重复上述步骤，直至完成所有阵列的量子点-量子阱探测器的微光读出探测。

所述微光辐射光源由激光器、第一衰减盘、第二衰减盘、滤光片、反射镜和光功率计组成连续可调的10^-1nW~1.6μW辐射度的点光源。

所述测试电路为光电探测器和读出电路提供电压偏置和驱动信号，使探测器与读出电路在正常范围内工作，并测量出光电响应电压。

所述电压偏置为光电探测器的工作偏压，以量子点-量子阱光电探测器的响应率、光电特性和信噪比确定。

所述驱动信号为驱动读出电路对探测器阵列进行行列扫描、积分、读出和复位的时序信号。 

本发明与现有技术相比具有灵敏度高，信噪比大，探测波段范围宽，覆盖到近紫外、可见光和近红外波段，弥补了CCD器件的不足，可对光功率<0.2nW的微光进行探测，在0.2nW激光光功率的光照下，读出电路在80μs积分时间内响应电压达到20mV，积分与曝光时间比现有技术至少降低1个数量级，满足了不同器件和信号大小可扩展的需要，有利于推动光电探测器在微光低辐照度探测领域的广泛应用。

附图说明

图1为本发明微光测试系统结构示意图；

图2为本发明连续可调微光辐射光源结构示意图；

图3为本发明微光测试系统驱动信号时序图；

图4为量子点-量子阱光电探测器像元无光照波形图； 

图5为量子点-量子阱光电探测器像元微光光照波形图。

具体实施方式

下面以量子点-量子阱光电探测器与CMOS读出电路对接然后，对其进行微光探测的具体实施例，对本发明做进一步的阐述： 

实施例1 

本发明对微光进行探测时可直接读出覆盖可见光的宽波段，其具体探测包括以下步骤： 

（一）、光电探测器与读出电路的对接