本公开涉及一种基于平行堆叠的光电探测装置及方法。该光电探测装置包括：光衰减组件，其包括级数可调节并且在光路方向上平行堆叠的一个以上光衰减模块，位于入射光源传播路径的近端；光响应模块，其平行堆叠在入射光源传播路径的远端，并被配置为接收衰减后的单色光以生成光生电流；光电测试模块，其与光响应模块电连接，并被配置为读取不同衰减模块级数下的光生电流；以及运算模块，其被配置为：获取来自光电测试模块测试到的不同衰减模块级数下的光生电流，确定光生电流的衰减系数；以及根据衰减系数，确定单色光的波长。该光电探测装置结构简单，并且能够规避入射光的光强度变化对波长探测结果的影响。对波长探测结果的影响。对波长探测结果的影响。
【技术实现步骤摘要】
一种基于平行堆叠的光电探测装置及方法
[0001]本公开涉及光电测量
，并且更具体地，涉及一种基于平行堆叠的光电探测装置及方法。
技术介绍
[0002]了解光的波长信息对色彩识别、图像传感以及小型化光谱仪具有重要意义。目前，常用的精密测量波长的光学测量方法对设备的要求高且价格昂贵，例如迈克尔逊干涉仪或者特定结构的光电探测器。这些探测装置要求精密的光学系统和特制的光介质，如光纤、偏振材料和特殊波长敏感结构的光电探测器。然而，在一些特殊的应用场景中，需要用非常简单的设备对入射光的波长进行辨别。因此，开发简易的波长识别装置对简单地进行波长测量的发展具有重要的意义。
[0003]目前，基于光电探测技术的简单的平行堆叠的波长测量装置解决了上述问题。对于未知入射光，单个光电探测器很难揭示入射波长和光功率的信息。因此，通过多个光电器件的耦合来测量光的波长是一种优选的方案。现有的基于光电探测器的波长探测装置，其核心方法为使用窄带响应光电探测器进行一些特殊波长的光检测以及使用平行堆叠的光电传感器测量光电流比。但对器件响应波长范围的限制决定了光电探测器只能响应少数特殊波长的光，导致缩小了波长测试装置的测量范围。对于基于平行堆叠的装置，两个光电探测器的比例与入射波长之间的关系可以用单调函数来描述。利用该关系式使波长探测装置定量地测定入射波长。然而，当入射光功率发生变化时，光电流比有不可忽略的偏差。因此，研制不受入射光功率影响的波长探测装置对基于光电探测技术的波长测量十分重要。
[0004]综上，亟待开发一种结构简单的光电探测装置及光电探测方法，其能够规避入射光的光强度变化对波长探测结果的影响。
技术实现思路
[0005]提供了本公开以解决现有技术中存在的上述问题。
[0006]本公开提供了一种光电探测装置及光电探测方法，该光电探测装置结构简单，操作简便，并且与其他光电波长测量方法不同的是，本公开提供的用于探测波长的光电探测方法通过测试入射光在平行堆叠装置中光生电流衰减系数即可以得到入射光的波长，其关注的是光生电流的衰减行为，不受入射光的强度影响。
[0007]在本公开的第一方案中，提供了一种基于平行堆叠的光电探测装置。该光电探测装置包括：光衰减组件，其位于所述入射光源的传播路径的近端，并被配置为对来自入射光源的垂直入射的单色光进行衰减，其中，所述光衰减组件包括级数可调节并且在光路方向上平行堆叠的一个以上光衰减模块；光响应模块，其平行堆叠在所述入射光源的所述传播路径的远端，并被配置为接收衰减后的所述单色光以生成光生电流；光电测试模块，其与所述光响应模块电连接，并被配置为读取不同衰减模块级数下的所述光生电流；以及运算模块，其被配置为：获取来自所述光电测试模块的不同衰减模块级数下的所述光生电流，确定
所述光生电流的衰减系数；以及根据所述衰减系数，确定所述单色光的波长。
[0008]在本公开的第二方案中，提供了一种利用第一方案的光电探测装置的光电探测方法。该光电探测方法包括：将所述单色光垂直照射所述光衰减组件和所述光响应模块；读取所述光响应模块在不同衰减模块级数下的所述光生电流；通过所述光响应模块在不同衰减模块级数下的所述光生电流，确定所述光生电流的衰减系数；以及根据所述衰减系数，确定所述单色光的波长。
[0009]利用本公开所提供的基于平行堆叠的光电探测装置及光电探测方法，可以带来如下的有益效果。通过将多个具有高透过率的光衰减模块和光响应模块进行平行堆叠，并采集了不同的光响应模块在不同的衰减模块级数下的外量子效率图谱，对光电探测装置进行标定，计算得到光响应模块在不同级数下的光生电流的光谱分布。通过提取每个波长下光生电流的衰减特性，得到了波长和光生电流衰减系数的映射关系；同时，对入射光的波长进行识别后，根据光响应模块的光响应特性，进一步得到入射光的光强度。与其他光电波长测量方法不同的是，该基于平行堆叠的光电探测装置关注光生电流的衰减行为，与入射光功率无关。在实际测试中，通过测试未知波长下的入射光在平行堆叠装置中光生电流衰减系数即可以得到入射光的波长，同时也可以得到入射光的强度信息。这使得平行堆叠的光电探测器成为光电领域中一种独特的波长识别装置，同时也为光电器件在波长测量领域奠定了坚实的基础，可将其进一步拓展到能谱仪、微型光谱仪等领域。
附图说明
[0010]在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代相同或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。在附图中：
[0011]图1为图示出根据本公开实施例的基于平行堆叠的光电探测装置的示意性配置的图；
[0012]图2为图示出利用根据本公开实施例的光电探测装置进行的波长识别处理的示意图；
[0013]图3为图示出根据本公开实施例的光电探测装置的标定处理的流程图；
[0014]图4为图示出在根据本公开实施例的光电探测装置的标定处理中，不同衰减模块级数下的外量子效率图谱的图；
[0015]图5为图示出在根据本公开实施例的光电探测装置的标定处理中，不同衰减模块级数下的光生电流图谱的图；
[0016]图6为图示出在根据本公开实施例的光电探测装置的标定处理中，不同衰减模块级数下的光生电流衰减曲线的图；
[0017]图7为图示出在根据本公开实施例的光电探测装置的标定处理中，光生电流衰减系数与波长之间的映射关系的柱状图；
[0018]图8为图示出根据本公开实施例的光电探测方法的流程图；
[0019]图9为图示出根据本公开另一实施例的基于平行堆叠的光电探测装置的示意性配置的图；
[0020]图10为图示出根据本公开另一实施例的具有单调透过率的光衰减模块的透过率图谱的图；以及
[0021]图11为图示出根据本公开另一实施例的光生电流衰减系数与波长之间的映射关系的图。
具体实施方式
[0022]为使本领域技术人员更好的理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本公开的实施例作进一步详细描述，但不作为对本公开的限定。
[0023]本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。本公开附图中用箭头示出的各个步骤的顺序仅仅作为示例，并不意味着各个步骤一定要以箭头所示顺序来执行。如果没有特别指出，各个步骤可以合并处理或调换执行顺序，以与箭头所示不同的顺序来执行，只要不影响各个步骤的逻辑关系即可。
[0024]另外，本领域技术人员应理解的是，在本专利技术的披露中，术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于平行堆叠的光电探测装置，其特征在于，包括：光衰减组件，其位于入射光源的传播路径的近端，并被配置为对来自所述入射光源的垂直入射的单色光进行衰减，其中，所述光衰减组件包括级数可调节并且在光路方向上平行堆叠的一个以上光衰减模块；光响应模块，其平行堆叠在所述入射光源的所述传播路径的远端，并被配置为接收衰减后的所述单色光以生成光生电流；光电测试模块，其与所述光响应模块电连接，并被配置为读取所述光响应模块在不同衰减模块级数下的所述光生电流；运算模块，其被配置为：获取来自所述光电测试模块的不同衰减模块级数下的所述光生电流，确定所述光生电流的衰减系数；根据所述衰减系数，确定所述单色光的波长。2.根据权利要求1所述的光电探测装置，其特征在于，所述运算模块被配置为：根据所述衰减系数，利用预先标定得到的光生电流衰减系数与波长之间的映射关系，来确定所述单色光的所述波长。3.根据权利要求2所述的光电探测装置，其特征在于，所述映射关系通过基于外量子效率测试装置的标定处理来获得；所述标定处理包括如下步骤：将所述入射光源配置为外量子效率测试系统光源，并将所述光电测试模块配置为外量子效率测试组件以读取不同衰减模块级数下所述光响应模块的外量子效率图谱；根据不同衰减模块级数下所述光响应模块的所述外量子效率图谱，获得不同衰减模块级数下的光生电流图谱，从而根据所述光生电流图谱获得所述映射关系。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光电探测装置，其特征在于，各个所述光衰减模块进一步被配置为接收垂直入射的经过衰减后的所述单色光以生成相应的所述光生电流；所述光电测试模块进一步被配置为与各级所述光衰减模块电连接，以读取各级所述光衰减模块的所述光生电流；所述运算模块被配置为基于各级所述光衰减模块的所述光生电流和所述光响应模块的所述光生电流，确定所述单色光的波长。5.根据权利要求1至3中任一项所述的光电探测装置，其特征在于，所述光衰减模块具有波长相关的光透过率。6.根据权利要求1至3中任一项所述的光电探测装置，其特征在于，多个所述光衰减模块和所述光响应模块进行光路对齐处理。7.根据权利要求1至3中任一项所述的光电探测装置，其特征在于，所述光衰减模块为具有光透过性的光电器件、滤光片、金属薄膜、有机物薄膜、无机物薄膜、有机
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无机杂化薄膜或多种复合材料构成的复合薄膜。8.根据权利要求1至3中任一项所述的光电探测装置，其特征在于，所述光响应模块为无机光电探测器、有机光电...
【专利技术属性】
技术研发人员：柳佃义，宋银银，姜倩晴，
申请(专利权)人：西湖大学，
类型：发明
国别省市：
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