[发明专利]基于黑碳化硅陶瓷的热电型光探测器

说明书

本发明公开了一种基于黑碳化硅陶瓷的热电型光探测器，包括由黑碳化硅陶瓷制作的导热板，导热板的一侧表面是光学吸收面；在导热板的任一侧表面设置热电堆，组成热电型光探测器。在上述热电型光探测器中，通过使用黑碳化硅陶瓷同时作为导热板和光吸收体，并使黑碳化硅陶瓷直接与热电堆结合组成热电型光探测器，简化了热电型光探测器的结构；同时，由于黑碳化硅陶瓷导热系数高、热膨胀系数小、耐高温、光学损伤阈值高、光学吸收面可采用研磨方式清洁，降低了热电型光探测器的故障率，并大幅度延长了热电型光探测器的使用寿命。本发明还公开了采用上述热电型光探测器的热电型光功率计/热电型光能量计。

技术领域

本发明涉及一种热电型光探测器，尤其涉及一种基于黑碳化硅陶瓷实现的热电型光探测器，同时也涉及采用该热电型光探测器的热电型光功率计/热电型光能量计。

背景技术

现有技术中，热电型激光探测器(例如Ophir Optronics、Coherent、Gentec-EO、Laserpoint等厂商出品的热电型光功率计或热电型光能量计中使用的激光探测器)的结构如图1所示。它们普遍采用铝合金基板作为导热板100，在导热板100的一面设置深色光学吸收涂层101，以实现光学入射面的高比率吸收，导热板100的另外一面先设置一层绝缘层102(或者在铝合金表面直接生成绝缘的氧化层)，然后再在绝缘层102表面设置热电堆103(即多个热电偶串联并贴附于绝缘层102表面)，以探测热量传导时产生的温度差，进而实现对入射光功率或者光脉冲能量的测量。

然而，现有的热电型激光探测器因自身有诸多缺陷，存在寿命短、故障率高的问题，耐用性较差，导致用户需要频繁更换和维修。具体来说，现有的热电型激光探测器存在如下几个方面的问题：1，设置在铝合金基板光学入射面表面的深色光学吸收涂层101极其容易被高能激光破坏，导致光学吸收率下降，而作为导热板100的铝合金基板表面一旦暴露则会有较高的光学反射率，导致激光探测器失准；2，深色光学吸收涂层101表面容易被人为污染而很难清洁，导致光学吸收率变化，激光探测器失准；3，因为导热板100、深色光学吸收涂层101和绝缘层102三层材料的不同，且铝合金基板的热膨胀系数较大，导热板100与绝缘层102材料不匹配，因此使用过程中容易因背面绝缘层102的热胀冷缩导致热电堆103从导热板100脱落，致使激光探测器故障；4，铝合金基板不耐高温，其熔点为500～660℃，一般基于铝合金基板的激光探测器的耐高温极限不超过300℃，因此无法耐受较高平均功率的光学测量。

在上述问题中，深色光学吸收涂层101的损坏是大量热电型激光探测器失效和故障的最主要原因，而且出现此类故障的热电型激光探测器只能更换、不可修复，使用成本很高。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种基于黑碳化硅陶瓷的热电型光探测器，用于光功率测量和光脉冲的能量测量。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种采用上述热电型光探测器的热电型光功率计/热电型光能量计。

为了实现上述目的，本发明采用下述的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种热电型光探测器，包括由黑碳化硅陶瓷制作的导热板，所述导热板整体作为光吸收体；所述导热板的一侧表面是光学吸收面；在所述导热板的任一侧表面设置热电堆。

其中较优地，所述黑碳化硅陶瓷由黑碳化硅粉体烧结而成。

其中较优地，所述黑碳化硅陶瓷由黑碳化硅粉体通过无压烧结、高温等静压烧结、热压烧结、重结晶、反应烧结以及化学气相沉积等工艺中的任意一种烧结而成。其中，压力较高的烧结环境将导致更高的致密性和更高的导热性能。

其中较优地，所述黑碳化硅陶瓷的密度在2.6～3.2g/cm³之间，一般而言，密度越高，其导热性能越好。

其中较优地，所述黑碳化硅陶瓷的光学吸收面非镜面。