專利名稱：一種測量小光斑尺寸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學測量和半導體光電子學技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測量 小光斑尺寸的方法。
背景技術(shù)：
光學測量和半導體光電子學是當今世界上比較活躍的兩個科技領(lǐng)域， 在這個兩個領(lǐng)域中都涉及到一個共同的問題光斑的尺寸。在很多情況下， 都需要光斑聚焦到很小的尺寸，才能進行下一步的實驗，有些情況下，甚 至還需要知道光斑的具體尺寸。
但是，目前一般的測量方法很難測量出光斑的尺寸大小，從而阻礙了 科學實驗的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
(一) 要解決的技術(shù)問題
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種測量小光斑尺寸的方法， 以測量出光斑的尺寸大小。
(二) 技術(shù)方案
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的
一種測量小光斑尺寸的方法，該方法采用半導體光伏探測器，根據(jù)半 導體光伏探測器光電流大小與入射光強度成正比的原理，通過改變?nèi)肷涔?在半導體光探測器邊緣處移動時所導致半導體光探測器的電流響應度的 變化，測量出入射光斑的尺寸大小。
上述測量小光斑尺寸的方法具體包括
A、 在帶有精密光學移動平臺的樣品架上固定半導體光伏探測器，并 將該半導體光伏探測器連接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實時監(jiān)測該半導體光伏探測 器的光電流大小；
B、 調(diào)節(jié)光路，將入射光的光斑尺寸調(diào)節(jié)到小于半導體光伏探測器的 光敏面；
C、 移動光學平臺，使入射光光斑垂直照射到半導體光伏探測器上， 并處于靠近探測器光敏面的邊緣位置；
D、 移動光學平臺，半導體光伏探測器光電流開始會處于穩(wěn)定的值， 當半導體光伏探測器光電流剛好要下降時，記錄此時光學平臺上的刻度；
E、 繼續(xù)移動光學平臺，半導體光伏探測器光電流會繼續(xù)下降，當半 導體光伏探測器光電流剛好下降到0時，記錄此時光學平臺上的刻度
F、 將記錄的所述兩個刻度值相減，得到入射光斑的尺寸大小。 所述半導體光伏探測器為空間響應均勻的肖特基結(jié)構(gòu)或者pin結(jié)構(gòu)探測器。
所述半導體光伏探測器的響應截止波長大于入射光斑的波長。 所述半導體光伏探測器在測試過程中為零偏壓工作。
所述半導體光伏探測器的光敏面為正方形結(jié)構(gòu)。 所述入射光斑的尺寸小于探測器的光敏面積。
(三)有益效果 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果
1、 本發(fā)明提供的這種測量小光斑尺寸的方法，采用半導體光伏探測 器，根據(jù)半導體光伏探測器光電流大小與入射光強度成正比的原理，通過 改變?nèi)肷涔庠诎雽w光探測器邊緣處移動時所導致半導體光探測器的電 流響應度的變化，能夠測量出入射光斑的尺寸大小。
2、 本發(fā)明提供的這種測量小光斑尺寸的方法，簡單、可行，對于實 驗室相關(guān)的光學測量具有很好的實用價值。
3、 本發(fā)明提供的這種測量小光斑尺寸的方法，對于半導體光電子學 特別是新型半導體光探測器的分析和計量具有很好的實用價值。


圖1為本發(fā)明提供的測量小光斑尺寸的方法流程圖； 圖2為本發(fā)明提供的測量前入射光斑調(diào)節(jié)到靠近探測器的光敏面邊緣 處的示意圖3為本發(fā)明提供的半導體探測器的光電流剛開始下降時與光斑的相 對位置的示意圖4為本發(fā)明提供的半導體探測器的光電流剛好下降到0時與光斑的 相對位置的示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實 施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
本發(fā)明的核心思想是該方法采用半導體光伏探測器，根據(jù)半導體光 伏探測器光電流大小與入射光強度成正比的原理，通過改變?nèi)肷涔庠诎雽?體光探測器邊緣處移動時所導致半導體光探測器的電流響應度的變化，能 夠測量出入射光斑的尺寸大小。
本發(fā)明根據(jù)半導體光探測器中光電流大小與入射光強度成正比的原 理，提出了采用半導體光伏探測器測量小光斑尺寸的方法，通過移動光學 平臺，改變?nèi)肷涔庠诎雽w光伏探測器的位置，得到半導體光伏探測器從
最大值剛開始下降時和剛好下降到o時光學平臺走過的距離，這個距離值
就是小光斑的直徑。
在入射光不是特別強的情況下，半導體光伏探測器的光電流大小與光
強成正比。當光斑完全照射到半導體光伏探測器的光敏面時，光電流最大; 當光斑一部分照射到光敏面，另外一部分沒有照射到半導體光伏探測器上 時，光電流減?。划敼獍咄耆撾x光敏面時，半導體光伏探測器的光電流 為0。當入射光斑和半導體光伏探測器發(fā)生相對位移的時候，半導體光伏 探測器的光電流的大小會隨著光斑照射到光敏面的多少而變化。因此，只 要測量出半導體光伏探測器從最大值剛開始下降時和剛好下降到0時的相 對位移，就能得到小光斑的尺寸大小，即小光斑的直徑。
如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的測量小光斑尺寸的方法流程圖，該 方法包括以下步驟
步驟101:在帶有精密光學移動平臺的樣品架上固定半導體光伏探測 器，并將該半導體光伏探測器連接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實時監(jiān)測該半導體光 伏探測器的光電流大小；
步驟102:調(diào)節(jié)光路，將入射光的光斑尺寸調(diào)節(jié)到小于半導體光伏探 測器的光敏面；
步驟103:移動光學平臺，使入射光光斑垂直照射到半導體光伏探測 器上，并處于靠近探測器光敏面的邊緣位置；
步驟104:移動光學平臺，半導體光伏探測器光電流開始會處于穩(wěn)定 的值，當半導體光伏探測器光電流剛好要下降時，記錄此時光學平臺上的 刻度；
步驟105:繼續(xù)移動光學平臺，半導體光伏探測器光電流會繼續(xù)下降， 當半導體光伏探測器光電流剛好下降到O時，記錄此時光學平臺上的刻度； 步驟106:將記錄的所述兩個刻度值相減，得到半導體光伏探測器的
光電流剛好為最大值和剛好為o的光學平臺移動的間距大小，這個間距值
就是小光斑的直徑，即得到入射光斑的尺寸大小。
上述半導體光伏探測器為空間響應均勻的肖特基結(jié)構(gòu)或者pin結(jié)構(gòu)探 測器，半導體光伏探測器的響應截止波長大于入射光斑的波長，半導體光 伏探測器在測試過程中為零偏壓工作，半導體光伏探測器的光敏面為正方 形結(jié)構(gòu)。另外，上述入射光斑的尺寸小于探測器的光敏面積。
基于圖l所述的測量小光斑尺寸的方法流程圖，以下結(jié)合具體的實施 例對本發(fā)明測量小光斑尺寸的方法進一步詳細說明。
本發(fā)明提出了采用半導體光伏探測器測量小光斑尺寸的方法，具體實 施過程如下首先半導體光伏探測器固定在帶有精密光學移動平臺的樣品 架上，并把半導體光伏探測器接到數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)，能實時監(jiān)測半導體光伏 探測器的光電流大小；然后調(diào)節(jié)光路，把入射光的光斑尺寸調(diào)節(jié)到小于半 導體光伏探測器的光敏面，移動光學平臺，使入射光光斑垂直照射到半導 體光伏探測器上，并處于靠近半導體光伏探測器光敏面的邊緣位置。具體
如圖2所示，圖2為本發(fā)明提供的測量前入射光斑調(diào)節(jié)到靠近探測器的光
敏面邊緣處的示意圖。
正式測量開始，移動光學平臺，半導體光伏探測器光電流開始會處于 平穩(wěn)狀態(tài)，當半導體光伏探測器光電流剛好要下降的時候，把此時的光學
平臺上的刻度記錄下來。具體如圖3所示，圖3為本發(fā)明提供的半導體探
測器的光電流剛開始下降時與光斑的相對位置的示意圖。
繼續(xù)移動光學平臺，半導體光伏探測器光電流會繼續(xù)下降，當半導體
光伏探測器光電流剛好下降到O的時候，把此時的光學平臺上的刻度記錄 下來。具體如圖4所示，圖4為本發(fā)明提供的半導體探測器的光電流剛好 下降到0時與光斑的相對位置的示意圖。
隨后把兩個刻度值相減，就得到了得到半導體光伏探測器的光電流剛 好為最大值和剛好為0的光學平臺移動的間距大小，這個間距值即等于小 光斑的直徑。
為了進一步說明本發(fā)明提供的技術(shù)方案，下面以測量波長為500nm的 紫外光的光斑尺寸為例，具體如下
首先pin結(jié)構(gòu)Si探測器固定在帶有精密光學移動平臺的樣品架上(光
敏面尺寸為l.lmmxl.lmm)，并接到數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)，然后調(diào)節(jié)光路，把波 長500nrn的入射光的光斑尺寸調(diào)節(jié)到小于探測器的光敏面，移動光學平 臺，使入射光光斑垂直照射到探測器上，并處于靠近探測器光敏面的邊緣 位置。正式測量才開始，移動光學平臺，探測器光電流開始會處于平穩(wěn)狀 態(tài)，當探測器光電流剛好要下降的時候，把此時的光學平臺上的刻度記錄 下來。繼續(xù)移動光學平臺，探測器光電流會繼續(xù)下降，當探測器光電流剛 好下降到O的時候，把此時的光學平臺上的刻度記錄下來。隨后把兩個刻 度值相減，如果相減得到的差值為100nm，則這個入射光光斑的直徑即為 100nm。
本發(fā)明提供的采用半導體光伏探測器測量小光斑尺寸的方法，根據(jù)半 導體光探測器種光電流大小與入射光強度成正比的原理，通過改變?nèi)肷涔?在半導體光探測器邊緣處移動時候所導致半導體光探測器的光電流的變 化，能夠測量出入射光斑的尺寸大小。這種方法簡單、可行，對于實驗室 相關(guān)的光學測量具有很好的實用價值。
以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行 了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而 己，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種測量小光斑尺寸的方法，其特征在于，該方法采用半導體光伏探測器，根據(jù)半導體光伏探測器光電流大小與入射光強度成正比的原理，通過改變?nèi)肷涔庠诎雽w光探測器邊緣處移動時所導致半導體光探測器的電流響應度的變化，測量出入射光斑的尺寸大小。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量小光斑尺寸的方法，其特征在于，該方法具體包括A、 在帶有精密光學移動平臺的樣品架上固定半導體光伏探測器，并將該半導體光伏探測器連接到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實時監(jiān)測該半導體光伏探測器的光電流大小；B、 調(diào)節(jié)光路，將入射光的光斑尺寸調(diào)節(jié)到小于半導體光伏探測器的 光敏面；C、 移動光學平臺，使入射光光斑垂直照射到半導體光伏探測器上， 并處于靠近探測器光敏面的邊緣位置；D、 移動光學平臺，半導體光伏探測器光電流開始會處于穩(wěn)定的值， 當半導體光伏探測器光電流剛好要下降時，記錄此時光學平臺上的刻度；E、 繼續(xù)移動光學平臺，半導體光伏探測器光電流會繼續(xù)下降，當半 導體光伏探測器光電流剛好下降到0時，記錄此時光學平臺上的刻度；F、 將記錄的所述兩個刻度值相減，得到入射光斑的尺寸大小。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量小光斑尺寸的方法，其特征在于， 所述半導體光伏探測器為空間響應均勻的肖特基結(jié)構(gòu)或者pin結(jié)構(gòu)探測 器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量小光斑尺寸的方法，其特征在于，所 述半導體光伏探測器的響應截止波長大于入射光斑的波長。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的測量小光斑尺寸的方法，其特征在于，所述半導體光伏探測器在測試過程中為零偏壓工作。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量小光斑尺寸的方法，其特征在于，所述半導體光伏探測器的光敏面為正方形結(jié)構(gòu)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量小光斑尺寸的方法，其特征在于， 所述入射光斑的尺寸小于探測器的光敏面積。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量小光斑尺寸的方法，采用半導體光伏探測器，根據(jù)半導體光伏探測器光電流大小與入射光強度成正比的原理，通過改變?nèi)肷涔庠诎雽w光探測器邊緣處移動時所導致半導體光探測器的電流響應度的變化，測量出入射光斑的尺寸大小。利用本發(fā)明，能夠測量出入射光斑的尺寸大小，并且簡單、可行，對于實驗室相關(guān)的光學測量具有很好的實用價值。
文檔編號G01B11/02GK101178304SQ20061011440
公開日2008年5月14日 申請日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月9日
發(fā)明者輝 楊, 趙德剛 申請人:中國科學院半導體研究所