[发明专利]一种基于光热电效应的激光轨迹跟踪器件及跟踪测试方法

说明书

一种基于光热电效应的激光轨迹跟踪器件及方法，属于电子器件技术领域。该跟踪器件包括柔性衬底、热电薄膜和四个电极；热电薄膜位于衬底之上，四个电极分别设置在热电薄膜上面的四条边上，且相邻两个电极之间互不连接。所述方法包括位置标定、光斑定位和轨迹跟踪等步骤，该方法根据光热电效应中光照位置对输出电压信号的影响，采用一类热电薄膜材料制备激光轨迹跟踪器件，通过测试两个方向的光热电输出电压信号，能实现二维平面内的激光定位和轨迹跟踪。本发明组装简单、信号易测量、使用寿命长，可以基于少量输出信号实现激光轨迹跟踪的功能，减少运算量，提高数据处理效率，因而具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种光热电器件，特别涉及一种基于光热电效应的激光轨迹跟踪器件，属于电子器件技术领域。

背景技术

激光由于能量高和方向性好，被广泛应用于测距、定位和无损检测等领域。例如，激光笔可以辅助指示标识，并有望借助激光进行书写。但目前获得激光光斑在目标平面中的实时坐标位置及由此形成的移动轨迹等信息只能由光伏探测器阵列实现。光伏探测器是通过入射光激发半导体中的光生载流子，将光信号转变为电信号的一种光电器件，该器件探测的光受半导体带隙限制。制备光伏探测器的工艺复杂且成本昂贵，限制了激光轨迹跟踪器件的发展。

光热电效应首先通过光能在热电材料中建立温差，进而基于塞贝克效应产生电势差。光热电效应在光探测和废热发电等领域具有重要的应用价值。基于光热电效应的光探测器克服了半导体带隙的限制，可以实现红外探测。此外，光照位置影响热电材料的热分布，改变输出电压信号，因此光热电效应的输出电压信号由激光照射位置决定。基于光照位置对光热电效应输出电压信号的影响，制备激光轨迹跟踪器件可以实现二维平面内的激光定位和轨迹跟踪，对于推动光热电器件的应用具有重要意义。

发明内容

本发明目的是提供一种基于光热电效应的激光轨迹跟踪器件，使其制备和操作工艺简单，成本低，且可减少运算量，进一步提高数据处理效率，可实现二维平面内的激光定位和轨迹跟踪。

本发明的而技术方案如下：

一种基于光热电效应的激光轨迹跟踪器件，其特征在于：该器件包括柔性衬底、热电薄膜和四个电极；所述热电薄膜设置在所述柔性衬底上面；所述四个电极包括测量x方向电压信号的正电极、测量沿x方向电压信号的负电极、测量y方向电压信号的正电极和测量y方向电压信号的负电极；该四个电极分别设置在所述热电薄膜上面的四条边上，四个电极将热电薄膜围绕出一个方形区域，相邻两个电极之间互不连接。

上述技术方案中，所述柔性衬底为云母或聚酰亚胺。所述的热电薄膜采用硒化锡薄膜、碲化铋薄膜或硅锗合金薄膜。

本发明所述电极通过涂覆导电银浆，或通过热蒸镀金、银、铜与热电薄膜连接。

本发明提供的一种基于光热电效应的激光轨迹跟踪测试方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

1)位置标定：将跟踪器件放置在带有定位功能的激光器下方，将激光聚焦在器件表面，以器件方形区域的中心为坐标原点，以沿x方向和沿y方向的两个轴构建平面坐标系，选取一系列坐标为(x,y)的节点位置，控制激光光斑照射在坐标为(x,y)的节点位置上，记录每个节点沿x方向的电压信号V_x和沿y方向的电压信号V_y，记录一系列节点位置(x，y)及其对应的电压信号(V_x，V_y)；