用于APD的聚光微透镜阵列研究

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在微机电一体化成为热门话题的今天,红外焦平面阵列技术探测备受瞩目。该技术发展的同时也暴露出一些自身缺点—光敏区域占空比不足,光能利用率低等。为进一步改善光电探测器的性能,微透镜阵列与光电探测器的协同作用被不断探索。
  微透镜阵列作为微小光学领域一代表性分支,在成像与聚焦上的作用显著。设计与光电探测器光敏元相匹配的微透镜阵列,几乎能够将整个通光口径的光能量集中在有效的小的光敏单元上,极大的提高了光电探测器件的光能利用率、光电流及灵敏度等性能。为了更好的了解微透镜阵列对光电器件的性能影响,我们展开了以下工作:
  1.从理论上分析光经过微透镜阵列的光场分布情况,以及APD探测器的工作原理和性能的影响参数,探究微透镜阵列与APD雪崩光电探测器集成带来的性能提升。
  2.在选取合适的APD探测器后,根据其具体尺寸设计出对应合理的微透镜阵列,分析比较不同耦合方式的优缺点。选定方案后,通过软件ZEMAX对整个光路仿真分析探测器接收光斑情况及光能分布情况。
  3.详细研究微透镜阵列的制作工艺,分为光刻与刻蚀两大部分,摸索出来不同材料、不同高度的微透镜阵列的具体工艺参数。针对不同曝光参数对阵列单元间沟槽展宽问题和表面光洁度进行了研究改进,对刻蚀参数进行摸索,得到稳定而可重复性高的整套工艺参数。
  4.测试制备的微透镜阵列表面形貌、均匀度等,搭建光斑测试系统,对成像光斑进行评估。测试微透镜阵列与APD探测器阵列耦合所带来的性能提升。
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