【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光焦平面探测器光敏芯片组件中超透镜视场角测试领域，涉及一种激光焦平面组件超透镜视场角测试系统及方法。
技术介绍
1、激光焦平面组件由超透镜、光敏芯片、读出电路芯片等多种部件高精度互连集成构成。为了提高激光焦平面组件的填充因子、视场角、降低出光散射、减少像元间的光串扰，将光敏芯片及读出电路芯片进行倒装互连集成形成光敏芯片组件。光敏芯片组件采用背照式进光，光敏芯片组件像元与超透镜阵列进光孔一一对应，采用高分子胶密贴方式贴装进行垂直集成耦合，超透镜与光敏芯片组件间隙介质为空气，超透镜基片平面作为光入射面，阵列结构面作为出光面。目前超透镜视场角测试评估的传统方法为将焦平面组件永久封装在器件壳体中，通过激光器发射光源，结合探测器光电性能评估超透镜的视场角、聚焦效率、有效填充因子等性能。由于激光焦平面组件有可靠性要求，因此超透镜与光敏芯片组件永久粘接，若超透镜出现损坏或性能不达标，光敏芯片与读出电路芯片则无法使用。光敏芯片和读出电路芯片制备良率低、成本远高于超透镜，所以通过封装成探测器器件来实际测试超透镜的视场角会大大增加制造和时间成本，极易造成高性能光敏芯片和读出电路芯片的损失。
技术实现思路
1、(一)专利技术目的
2、本专利技术的目的是：针对激光焦平面组件超透镜视场角测试，提供一种激光焦平面组件超透镜视场角测试系统及方法，准直光纤模拟不同入射角度的入射激光，分别通过光功率计获得测试芯片和耦合超透镜的测试芯片光功率的边界值，计算超透镜视场角。
3、(
4、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种激光焦平面组件超透镜视场角测试系统，采用低成本的玻璃基测试芯片与超透镜垂直耦合，无需将组件封装在壳体中。测试芯片与超透镜采用临时键合胶进行粘接，测试芯片与超透镜无损分离，测试芯片和超透镜可重复使用。通过旋转测试系统位移台和准直光纤模拟焦平面组件在不同入射角度下工作，直接测试激光焦平面组件中超透镜在不同入射角度下的光功率数值，将此光功率数值与理论仿真数值和裸测试芯片测试数值比对获得边界范围，快速计算出超透镜视场角，满足激光焦平面组件超透镜视场角、低沉本、不损失光敏芯片和读出电路芯片的高效测试。
5、本专利技术中采用低成本测试芯片代替焦平面组件，无需采用光敏芯片和读出电路芯片，无需将组件真空或气密封装入壳体中。超透镜与测试芯片通过高分子胶粘接，超透镜阵列与测试芯片进光孔一一对应高精度耦合，测试芯片非进光处采用金属层遮挡，防止入射激光透过测试芯片。该测试系统具有制造成本低、减少光敏芯片和读出电路芯片损失、测试操作简单、测试系统兼容性高等优点。
6、本专利技术激光焦平面组件超透镜视场角测试系统包括测试芯片1、光功率计2、感光面3、准直光纤4、位移台5、入射激光6、测试芯片基材7、遮光金属8、光刻胶9、进光孔10、超透镜11、超透镜基片12、超透镜阵列结构13、支撑结构件14。
7、位移台5上布置准直光纤4，准直光纤4发出入射激光6；光功率计2中心的感光面3上依次放置测试芯片1和测试芯片1与超透镜11耦合形成的焦平面组件；入射激光6照射光功率计2和焦平面组件，计算超透镜11在不同入射角度下的光功率数值，将此光功率数值与理论仿真数值和裸测试芯片测试数值比对获得边界范围，计算出超透镜视场角。
8、测试芯片1与超透镜11耦合形成的焦平面组件包括测试芯片1、超透镜基片12、超透镜阵列结构13和支撑结构件14，测试芯片1中心形成有进光孔10，超透镜基片12一侧面上形成有超透镜阵列结构13，超透镜基片12布置在测试芯片1上方，并通过支撑结构件14支撑。
9、超透镜基片12朝上，超透镜阵列结构13与测试芯片1的进光孔10一一对应；超透镜基片12、测试芯片1分别通过高分子胶和支撑结构件14固定。
10、焦平面组件放置在光功率计2的感光面3中心，感光面3接收由准直光纤4发出的入射激光6，计算测试芯片的光功率。通过位移台5转动准直光纤4调整入射激光6角度，计算光功率临界值，获得超透镜11视场角。
11、测试芯片1由测试芯片基材7、遮光金属8、进光孔10组成，采用光刻胶9通过光刻工艺、刻蚀工艺和金属沉积工艺制备测试芯片1中的遮光金属8层和进光孔10阵列。
12、(三)有益效果
13、上述技术方案所提供的激光焦平面组件超透镜视场角测试系统及方法，具有以下有益效果：
14、(1)本专利技术中采用测试芯片1与超透镜11垂直耦合贴装，无需将测试芯片组件永久封装在壳体中。
15、(2)准直光纤4发射入射激光6，调节位移台5发射不同入射角度的激光，通过光功率计2的感光面3测试焦平面组件光功率，评估超透镜11视场角，操作简单。
16、(3)本专利技术中测试芯片1和超透镜11可重复使用，视场角测试不使用光敏芯片和读出电路芯片，降低制造成本，提升激光焦平面探测器成品率。
17、(4)本专利技术中测试芯片1的进光孔10在激光焦平面探测器工作波长条件下透过入射激光6，测试芯片基材7材质包括但不限于玻璃、蓝宝石、非晶硅、二氧化钛、硒化锌、磷化铟等。
18、(5)本专利技术中测试芯片1的遮挡金属8材质包括但不限于tial、tiptau、crau、nicr、tiw，生长方式包括但不限于电子束蒸发、磁控溅射、化学镀、电镀等，可根据超透镜11需求选择遮挡金属8材质和生长方式，具有普适性。
19、(6)本专利技术中测试芯片1厚度和遮挡金属8材料厚度可根据器件的焦距进行定制，具有可调节性。
20、(7)本专利技术中超透镜11材质、尺寸、阵列规模、焦距不受限制，通过对测试芯片1制备和耦合方式调制形成适配激光焦平面探测器镜头的组件。
21、(8)本专利技术中超透镜11可采用高分子胶与测试芯片1垂直耦合贴装，高分子胶包括但不限于紫外胶、环氧胶、导电胶，固化方式包括但不限于常温固化、高温固化、光照固化，操作简单。贴装方式包括但不限于紧密贴装、结构支撑件14贴装。
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1.一种激光焦平面组件超透镜视场角测试系统，其特征在于，包括测试芯片(1)、光功率计(2)、感光面(3)、准直光纤(4)、位移台(5)、入射激光(6)、超透镜(11)；位移台(5)上布置准直光纤(4)，准直光纤(4)发出入射激光(6)；光功率计(2)中心的感光面(3)上依次放置测试芯片(1)和测试芯片(1)与超透镜(11)耦合形成的焦平面组件；入射激光(6)照射光功率计(2)和焦平面组件，计算超透镜(11)在不同入射角度下的光功率数值，将此光功率数值与理论仿真数值和测试芯片测试数值比对获得边界范围，计算出超透镜视场角。
2.如权利要求1所述的激光焦平面组件超透镜视场角测试系统，其特征在于，所述测试芯片(1)与超透镜(11)耦合形成的焦平面组件包括测试芯片(1)、超透镜基片(12)、超透镜阵列结构(13)和支撑结构件(14)，测试芯片(1)中心形成有进光孔(10)，超透镜基片(12)一侧面上形成有超透镜阵列结构(13)，超透镜基片(12)布置在测试芯片(1)上方，并通过支撑结构件(14)支撑。
3.如权利要求2所述的激光焦平面组件超透镜视场角测试系统，其特征
4.如权利要求3所述的激光焦平面组件超透镜视场角测试系统，其特征在于，所述焦平面组件放置在光功率计(2)的感光面(3)中心，感光面(3)接收由准直光纤(4)发出的入射激光(6)，计算测试芯片的光功率；通过位移台(5)转动准直光纤(4)调整入射激光(6)角度，计算光功率临界值，获得超透镜(11)视场角。
5.如权利要求4所述的激光焦平面组件超透镜视场角测试系统，其特征在于，所述测试芯片(1)包括测试芯片基材(7)、遮光金属(8)、进光孔(10)，采用光刻胶通过光刻工艺、刻蚀工艺和金属沉积工艺制备测试芯片(1)中的遮光金属(8)层和进光孔(10)阵列。
6.如权利要求5所述的激光焦平面组件超透镜视场角测试系统，其特征在于，所述测试芯片基材(7)的材质为玻璃、蓝宝石、非晶硅、二氧化钛、硒化锌、磷化铟中的一种。
7.如权利要求6所述的激光焦平面组件超透镜视场角测试系统，其特征在于，所述遮光金属(8)材质为TiAl、TiPtAu、CrAu、NiCr、TiW中的一种，遮光金属(8)生长方式为电子束蒸发、磁控溅射、化学镀、电镀中的一种。
8.如权利要求7所述的激光焦平面组件超透镜视场角测试系统，其特征在于，所述进光孔(10)开孔直径由超透镜(11)阵列的单一像元尺寸决定，孔的形状为直孔、锥形孔、斜孔中的一种。
9.如权利要求7所述的激光焦平面组件超透镜视场角测试系统，其特征在于，所述超透镜(11)采用高分子胶与测试芯片(1)垂直耦合，在测试芯片(1)边缘涂覆高分子胶，高分子胶为紫外胶、环氧胶、或导电胶。
10.一种基于权利要求9所述激光焦平面组件超透镜视场角测试系统的激光焦平面组件超透镜视场角测试方法，其特征在于，将耦合有超透镜(11)的测试芯片(1)放置于光功率计(2)的感光面(3)中心，将准直光纤(4)功率调节至测试芯片(1)测试时的数值，在测试过程中入射激光(6)的光功率保持不变，保持超透镜(11)和光功率计(2)位置不变，连续移动测试系统位移台(5)，调节准直光纤(4)发出的入射激光(6)与超透镜(11)的角度，记录光功率计(2)测试的光功率数值结果；当光功率数值小于等于超透镜(11)在此入射角度下仿真计算的最小数值，且光功率数值大于等于未耦合超透镜(11)的测试芯片(1)在此入射角度下测试的光功率值时，记录位移台(5)旋转角度和准直光纤(4)的入射角度a；在二维平面上向反方向移动位移台(5)，连续调节准直光纤(4)发出的入射激光(6)与超透镜(11)的角度，记录光功率计(2)测试的光功率数值结果，当光功率数值小于等于超透镜(11)在此入射角度下仿真计算的最小数值，且光功率数值大于等于未耦合超透镜(11)的测试芯片(1)在此入射角度下测试的光功率值时，记录位移台(5)旋转角度和准直光纤(4)的入射角度b；入射角度a至入射角度b的夹角范围即为超透镜(11)的入射角。
...【技术特征摘要】
1.一种激光焦平面组件超透镜视场角测试系统，其特征在于，包括测试芯片(1)、光功率计(2)、感光面(3)、准直光纤(4)、位移台(5)、入射激光(6)、超透镜(11)；位移台(5)上布置准直光纤(4)，准直光纤(4)发出入射激光(6)；光功率计(2)中心的感光面(3)上依次放置测试芯片(1)和测试芯片(1)与超透镜(11)耦合形成的焦平面组件；入射激光(6)照射光功率计(2)和焦平面组件，计算超透镜(11)在不同入射角度下的光功率数值，将此光功率数值与理论仿真数值和测试芯片测试数值比对获得边界范围，计算出超透镜视场角。
2.如权利要求1所述的激光焦平面组件超透镜视场角测试系统，其特征在于，所述测试芯片(1)与超透镜(11)耦合形成的焦平面组件包括测试芯片(1)、超透镜基片(12)、超透镜阵列结构(13)和支撑结构件(14)，测试芯片(1)中心形成有进光孔(10)，超透镜基片(12)一侧面上形成有超透镜阵列结构(13)，超透镜基片(12)布置在测试芯片(1)上方，并通过支撑结构件(14)支撑。
3.如权利要求2所述的激光焦平面组件超透镜视场角测试系统，其特征在于，所述超透镜基片(12)朝上，超透镜阵列结构(13)与测试芯片(1)的进光孔(10)一一对应；超透镜基片(12)、测试芯片(1)分别通过高分子胶和支撑结构件(14)固定。
4.如权利要求3所述的激光焦平面组件超透镜视场角测试系统，其特征在于，所述焦平面组件放置在光功率计(2)的感光面(3)中心，感光面(3)接收由准直光纤(4)发出的入射激光(6)，计算测试芯片的光功率；通过位移台(5)转动准直光纤(4)调整入射激光(6)角度，计算光功率临界值，获得超透镜(11)视场角。
5.如权利要求4所述的激光焦平面组件超透镜视场角测试系统，其特征在于，所述测试芯片(1)包括测试芯片基材(7)、遮光金属(8)、进光孔(10)，采用光刻胶通过光刻工艺、刻蚀工艺和金属沉积工艺制备测试芯片(1)中的遮光金属(8)层和进光孔(10)阵列。
6.如权利要求5所述的激光焦平面组件超透镜视场角测试系统，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝昕，姚梦麒，杨瑞雨，孔繁林，路小龙，刘期斌，黄海华，罗国凌，王国胜，代千，柯尊贵，
申请(专利权)人：西南技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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