【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于激光焦平面探測(cè)器光敏芯片組件中超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試領(lǐng)域，涉及一種激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、激光焦平面組件由超透鏡、光敏芯片、讀出電路芯片等多種部件高精度互連集成構(gòu)成。為了提高激光焦平面組件的填充因子、視場(chǎng)角、降低出光散射、減少像元間的光串?dāng)_，將光敏芯片及讀出電路芯片進(jìn)行倒裝互連集成形成光敏芯片組件。光敏芯片組件采用背照式進(jìn)光，光敏芯片組件像元與超透鏡陣列進(jìn)光孔一一對(duì)應(yīng)，采用高分子膠密貼方式貼裝進(jìn)行垂直集成耦合，超透鏡與光敏芯片組件間隙介質(zhì)為空氣，超透鏡基片平面作為光入射面，陣列結(jié)構(gòu)面作為出光面。目前超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試評(píng)估的傳統(tǒng)方法為將焦平面組件永久封裝在器件殼體中，通過(guò)激光器發(fā)射光源，結(jié)合探測(cè)器光電性能評(píng)估超透鏡的視場(chǎng)角、聚焦效率、有效填充因子等性能。由于激光焦平面組件有可靠性要求，因此超透鏡與光敏芯片組件永久粘接，若超透鏡出現(xiàn)損壞或性能不達(dá)標(biāo)，光敏芯片與讀出電路芯片則無(wú)法使用。光敏芯片和讀出電路芯片制備良率低、成本遠(yuǎn)高于超透鏡，所以通過(guò)封裝成探測(cè)器器件來(lái)實(shí)際測(cè)試超透鏡的視場(chǎng)角會(huì)大大增加制造和時(shí)間成本，極易造成高性能光敏芯片和讀出電路芯片的損失。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、(一)專利技術(shù)目的
2、本專利技術(shù)的目的是：針對(duì)激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試，提供一種激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)及方法，準(zhǔn)直光纖模擬不同入射角度的入射激光，分別通過(guò)光功率計(jì)獲得測(cè)試芯片和耦合超透鏡的測(cè)試芯片光功率的邊界值，計(jì)算超透鏡視場(chǎng)角。
3、(
4、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供一種激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)，采用低成本的玻璃基測(cè)試芯片與超透鏡垂直耦合，無(wú)需將組件封裝在殼體中。測(cè)試芯片與超透鏡采用臨時(shí)鍵合膠進(jìn)行粘接，測(cè)試芯片與超透鏡無(wú)損分離，測(cè)試芯片和超透鏡可重復(fù)使用。通過(guò)旋轉(zhuǎn)測(cè)試系統(tǒng)位移臺(tái)和準(zhǔn)直光纖模擬焦平面組件在不同入射角度下工作，直接測(cè)試激光焦平面組件中超透鏡在不同入射角度下的光功率數(shù)值，將此光功率數(shù)值與理論仿真數(shù)值和裸測(cè)試芯片測(cè)試數(shù)值比對(duì)獲得邊界范圍，快速計(jì)算出超透鏡視場(chǎng)角，滿足激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角、低沉本、不損失光敏芯片和讀出電路芯片的高效測(cè)試。
5、本專利技術(shù)中采用低成本測(cè)試芯片代替焦平面組件，無(wú)需采用光敏芯片和讀出電路芯片，無(wú)需將組件真空或氣密封裝入殼體中。超透鏡與測(cè)試芯片通過(guò)高分子膠粘接，超透鏡陣列與測(cè)試芯片進(jìn)光孔一一對(duì)應(yīng)高精度耦合，測(cè)試芯片非進(jìn)光處采用金屬層遮擋，防止入射激光透過(guò)測(cè)試芯片。該測(cè)試系統(tǒng)具有制造成本低、減少光敏芯片和讀出電路芯片損失、測(cè)試操作簡(jiǎn)單、測(cè)試系統(tǒng)兼容性高等優(yōu)點(diǎn)。
6、本專利技術(shù)激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)包括測(cè)試芯片1、光功率計(jì)2、感光面3、準(zhǔn)直光纖4、位移臺(tái)5、入射激光6、測(cè)試芯片基材7、遮光金屬8、光刻膠9、進(jìn)光孔10、超透鏡11、超透鏡基片12、超透鏡陣列結(jié)構(gòu)13、支撐結(jié)構(gòu)件14。
7、位移臺(tái)5上布置準(zhǔn)直光纖4，準(zhǔn)直光纖4發(fā)出入射激光6；光功率計(jì)2中心的感光面3上依次放置測(cè)試芯片1和測(cè)試芯片1與超透鏡11耦合形成的焦平面組件；入射激光6照射光功率計(jì)2和焦平面組件，計(jì)算超透鏡11在不同入射角度下的光功率數(shù)值，將此光功率數(shù)值與理論仿真數(shù)值和裸測(cè)試芯片測(cè)試數(shù)值比對(duì)獲得邊界范圍，計(jì)算出超透鏡視場(chǎng)角。
8、測(cè)試芯片1與超透鏡11耦合形成的焦平面組件包括測(cè)試芯片1、超透鏡基片12、超透鏡陣列結(jié)構(gòu)13和支撐結(jié)構(gòu)件14，測(cè)試芯片1中心形成有進(jìn)光孔10，超透鏡基片12一側(cè)面上形成有超透鏡陣列結(jié)構(gòu)13，超透鏡基片12布置在測(cè)試芯片1上方，并通過(guò)支撐結(jié)構(gòu)件14支撐。
9、超透鏡基片12朝上，超透鏡陣列結(jié)構(gòu)13與測(cè)試芯片1的進(jìn)光孔10一一對(duì)應(yīng)；超透鏡基片12、測(cè)試芯片1分別通過(guò)高分子膠和支撐結(jié)構(gòu)件14固定。
10、焦平面組件放置在光功率計(jì)2的感光面3中心，感光面3接收由準(zhǔn)直光纖4發(fā)出的入射激光6，計(jì)算測(cè)試芯片的光功率。通過(guò)位移臺(tái)5轉(zhuǎn)動(dòng)準(zhǔn)直光纖4調(diào)整入射激光6角度，計(jì)算光功率臨界值，獲得超透鏡11視場(chǎng)角。
11、測(cè)試芯片1由測(cè)試芯片基材7、遮光金屬8、進(jìn)光孔10組成，采用光刻膠9通過(guò)光刻工藝、刻蝕工藝和金屬沉積工藝制備測(cè)試芯片1中的遮光金屬8層和進(jìn)光孔10陣列。
12、(三)有益效果
13、上述技術(shù)方案所提供的激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)及方法，具有以下有益效果：
14、(1)本專利技術(shù)中采用測(cè)試芯片1與超透鏡11垂直耦合貼裝，無(wú)需將測(cè)試芯片組件永久封裝在殼體中。
15、(2)準(zhǔn)直光纖4發(fā)射入射激光6，調(diào)節(jié)位移臺(tái)5發(fā)射不同入射角度的激光，通過(guò)光功率計(jì)2的感光面3測(cè)試焦平面組件光功率，評(píng)估超透鏡11視場(chǎng)角，操作簡(jiǎn)單。
16、(3)本專利技術(shù)中測(cè)試芯片1和超透鏡11可重復(fù)使用，視場(chǎng)角測(cè)試不使用光敏芯片和讀出電路芯片，降低制造成本，提升激光焦平面探測(cè)器成品率。
17、(4)本專利技術(shù)中測(cè)試芯片1的進(jìn)光孔10在激光焦平面探測(cè)器工作波長(zhǎng)條件下透過(guò)入射激光6，測(cè)試芯片基材7材質(zhì)包括但不限于玻璃、藍(lán)寶石、非晶硅、二氧化鈦、硒化鋅、磷化銦等。
18、(5)本專利技術(shù)中測(cè)試芯片1的遮擋金屬8材質(zhì)包括但不限于tial、tiptau、crau、nicr、tiw，生長(zhǎng)方式包括但不限于電子束蒸發(fā)、磁控濺射、化學(xué)鍍、電鍍等，可根據(jù)超透鏡11需求選擇遮擋金屬8材質(zhì)和生長(zhǎng)方式，具有普適性。
19、(6)本專利技術(shù)中測(cè)試芯片1厚度和遮擋金屬8材料厚度可根據(jù)器件的焦距進(jìn)行定制，具有可調(diào)節(jié)性。
20、(7)本專利技術(shù)中超透鏡11材質(zhì)、尺寸、陣列規(guī)模、焦距不受限制，通過(guò)對(duì)測(cè)試芯片1制備和耦合方式調(diào)制形成適配激光焦平面探測(cè)器鏡頭的組件。
21、(8)本專利技術(shù)中超透鏡11可采用高分子膠與測(cè)試芯片1垂直耦合貼裝，高分子膠包括但不限于紫外膠、環(huán)氧膠、導(dǎo)電膠，固化方式包括但不限于常溫固化、高溫固化、光照固化，操作簡(jiǎn)單。貼裝方式包括但不限于緊密貼裝、結(jié)構(gòu)支撐件14貼裝。
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1.一種激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括測(cè)試芯片(1)、光功率計(jì)(2)、感光面(3)、準(zhǔn)直光纖(4)、位移臺(tái)(5)、入射激光(6)、超透鏡(11)；位移臺(tái)(5)上布置準(zhǔn)直光纖(4)，準(zhǔn)直光纖(4)發(fā)出入射激光(6)；光功率計(jì)(2)中心的感光面(3)上依次放置測(cè)試芯片(1)和測(cè)試芯片(1)與超透鏡(11)耦合形成的焦平面組件；入射激光(6)照射光功率計(jì)(2)和焦平面組件，計(jì)算超透鏡(11)在不同入射角度下的光功率數(shù)值，將此光功率數(shù)值與理論仿真數(shù)值和測(cè)試芯片測(cè)試數(shù)值比對(duì)獲得邊界范圍，計(jì)算出超透鏡視場(chǎng)角。
2.如權(quán)利要求1所述的激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)試芯片(1)與超透鏡(11)耦合形成的焦平面組件包括測(cè)試芯片(1)、超透鏡基片(12)、超透鏡陣列結(jié)構(gòu)(13)和支撐結(jié)構(gòu)件(14)，測(cè)試芯片(1)中心形成有進(jìn)光孔(10)，超透鏡基片(12)一側(cè)面上形成有超透鏡陣列結(jié)構(gòu)(13)，超透鏡基片(12)布置在測(cè)試芯片(1)上方，并通過(guò)支撐結(jié)構(gòu)件(14)支撐。
3.如權(quán)利要求2所述的激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)，其特征
4.如權(quán)利要求3所述的激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述焦平面組件放置在光功率計(jì)(2)的感光面(3)中心，感光面(3)接收由準(zhǔn)直光纖(4)發(fā)出的入射激光(6)，計(jì)算測(cè)試芯片的光功率；通過(guò)位移臺(tái)(5)轉(zhuǎn)動(dòng)準(zhǔn)直光纖(4)調(diào)整入射激光(6)角度，計(jì)算光功率臨界值，獲得超透鏡(11)視場(chǎng)角。
5.如權(quán)利要求4所述的激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)試芯片(1)包括測(cè)試芯片基材(7)、遮光金屬(8)、進(jìn)光孔(10)，采用光刻膠通過(guò)光刻工藝、刻蝕工藝和金屬沉積工藝制備測(cè)試芯片(1)中的遮光金屬(8)層和進(jìn)光孔(10)陣列。
6.如權(quán)利要求5所述的激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)試芯片基材(7)的材質(zhì)為玻璃、藍(lán)寶石、非晶硅、二氧化鈦、硒化鋅、磷化銦中的一種。
7.如權(quán)利要求6所述的激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述遮光金屬(8)材質(zhì)為TiAl、TiPtAu、CrAu、NiCr、TiW中的一種，遮光金屬(8)生長(zhǎng)方式為電子束蒸發(fā)、磁控濺射、化學(xué)鍍、電鍍中的一種。
8.如權(quán)利要求7所述的激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)光孔(10)開(kāi)孔直徑由超透鏡(11)陣列的單一像元尺寸決定，孔的形狀為直孔、錐形孔、斜孔中的一種。
9.如權(quán)利要求7所述的激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述超透鏡(11)采用高分子膠與測(cè)試芯片(1)垂直耦合，在測(cè)試芯片(1)邊緣涂覆高分子膠，高分子膠為紫外膠、環(huán)氧膠、或?qū)щ娔z。
10.一種基于權(quán)利要求9所述激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)的激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試方法，其特征在于，將耦合有超透鏡(11)的測(cè)試芯片(1)放置于光功率計(jì)(2)的感光面(3)中心，將準(zhǔn)直光纖(4)功率調(diào)節(jié)至測(cè)試芯片(1)測(cè)試時(shí)的數(shù)值，在測(cè)試過(guò)程中入射激光(6)的光功率保持不變，保持超透鏡(11)和光功率計(jì)(2)位置不變，連續(xù)移動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)位移臺(tái)(5)，調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光纖(4)發(fā)出的入射激光(6)與超透鏡(11)的角度，記錄光功率計(jì)(2)測(cè)試的光功率數(shù)值結(jié)果；當(dāng)光功率數(shù)值小于等于超透鏡(11)在此入射角度下仿真計(jì)算的最小數(shù)值，且光功率數(shù)值大于等于未耦合超透鏡(11)的測(cè)試芯片(1)在此入射角度下測(cè)試的光功率值時(shí)，記錄位移臺(tái)(5)旋轉(zhuǎn)角度和準(zhǔn)直光纖(4)的入射角度a；在二維平面上向反方向移動(dòng)位移臺(tái)(5)，連續(xù)調(diào)節(jié)準(zhǔn)直光纖(4)發(fā)出的入射激光(6)與超透鏡(11)的角度，記錄光功率計(jì)(2)測(cè)試的光功率數(shù)值結(jié)果，當(dāng)光功率數(shù)值小于等于超透鏡(11)在此入射角度下仿真計(jì)算的最小數(shù)值，且光功率數(shù)值大于等于未耦合超透鏡(11)的測(cè)試芯片(1)在此入射角度下測(cè)試的光功率值時(shí)，記錄位移臺(tái)(5)旋轉(zhuǎn)角度和準(zhǔn)直光纖(4)的入射角度b；入射角度a至入射角度b的夾角范圍即為超透鏡(11)的入射角。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括測(cè)試芯片(1)、光功率計(jì)(2)、感光面(3)、準(zhǔn)直光纖(4)、位移臺(tái)(5)、入射激光(6)、超透鏡(11)；位移臺(tái)(5)上布置準(zhǔn)直光纖(4)，準(zhǔn)直光纖(4)發(fā)出入射激光(6)；光功率計(jì)(2)中心的感光面(3)上依次放置測(cè)試芯片(1)和測(cè)試芯片(1)與超透鏡(11)耦合形成的焦平面組件；入射激光(6)照射光功率計(jì)(2)和焦平面組件，計(jì)算超透鏡(11)在不同入射角度下的光功率數(shù)值，將此光功率數(shù)值與理論仿真數(shù)值和測(cè)試芯片測(cè)試數(shù)值比對(duì)獲得邊界范圍，計(jì)算出超透鏡視場(chǎng)角。
2.如權(quán)利要求1所述的激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)試芯片(1)與超透鏡(11)耦合形成的焦平面組件包括測(cè)試芯片(1)、超透鏡基片(12)、超透鏡陣列結(jié)構(gòu)(13)和支撐結(jié)構(gòu)件(14)，測(cè)試芯片(1)中心形成有進(jìn)光孔(10)，超透鏡基片(12)一側(cè)面上形成有超透鏡陣列結(jié)構(gòu)(13)，超透鏡基片(12)布置在測(cè)試芯片(1)上方，并通過(guò)支撐結(jié)構(gòu)件(14)支撐。
3.如權(quán)利要求2所述的激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述超透鏡基片(12)朝上，超透鏡陣列結(jié)構(gòu)(13)與測(cè)試芯片(1)的進(jìn)光孔(10)一一對(duì)應(yīng)；超透鏡基片(12)、測(cè)試芯片(1)分別通過(guò)高分子膠和支撐結(jié)構(gòu)件(14)固定。
4.如權(quán)利要求3所述的激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述焦平面組件放置在光功率計(jì)(2)的感光面(3)中心，感光面(3)接收由準(zhǔn)直光纖(4)發(fā)出的入射激光(6)，計(jì)算測(cè)試芯片的光功率；通過(guò)位移臺(tái)(5)轉(zhuǎn)動(dòng)準(zhǔn)直光纖(4)調(diào)整入射激光(6)角度，計(jì)算光功率臨界值，獲得超透鏡(11)視場(chǎng)角。
5.如權(quán)利要求4所述的激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)試芯片(1)包括測(cè)試芯片基材(7)、遮光金屬(8)、進(jìn)光孔(10)，采用光刻膠通過(guò)光刻工藝、刻蝕工藝和金屬沉積工藝制備測(cè)試芯片(1)中的遮光金屬(8)層和進(jìn)光孔(10)陣列。
6.如權(quán)利要求5所述的激光焦平面組件超透鏡視場(chǎng)角測(cè)試系統(tǒng)，其特征在...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郝昕，姚夢(mèng)麒，楊瑞雨，孔繁林，路小龍，劉期斌，黃海華，羅國(guó)凌，王國(guó)勝，代千，柯尊貴，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西南技術(shù)物理研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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