光电探测器寿命评估试验系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种进行光电探测器寿命的试验系统，尤其是关于硅雪崩光电探测器寿命评估的试验系统。
【背景技术】
[0002]光电探测器是激光探测和激光测距的关键部件，其性能直接影响到遥感系统信息探测的能力。随着航天遥感应用对探测目标的波段特性、空间分辨率、辐射分辨率、时间分辨率以及可靠性等要求的不断提高，作为航天遥感仪器核心部件的光电探测器，需要向扩展波长范围、提高光电性能、改善光谱形状、减小光敏元尺寸、增加器件规模、提高寿命和可靠性等方向发展。光电探测器的可靠性和寿命是保障整个系统工作寿命的重要环节。光电探测器能够正常工作是整个系统能否正常工作的关键，所以光电探测器的工作寿命评估是整个系统质量和可靠性保障不可缺少的环节。如何能够准确、有效地评估光电探测器工作寿命，其寿命试验系统的设计和制作是至关重要的。
[0003]光电探测器要求是长寿命器件，一般情况下要求10年以上贮存寿命和数万小时工作寿命。传统光电探测器的工作寿命是采用长期跟踪工作和贮存过程中性能参数的变化情况的方法来确定其寿命的规律的。然而，长期贮存和工作跟踪在实际工作中很难实现，特别是在新材料、新技术升级换代后，同类产品工作和贮存数据的可参考性在很大程度上已经失去了可参考的意义。在现有技术中，由于缺少对硅雪崩光电探测器寿命规律的认识，使得光电探测器新产品的定寿、延寿工作失去了可信的定量依据，从而严重影响了武器装备可靠贮存和可靠使用的保障，极大的增加了装备的使用方风险。
[0004]在现有寿命评估试验中，光电探测器单应力寿命试验比较容易实现，但在光电探测器的贮存和工作中，尤其是工作中往往会受到多种应力的影响，单应力的寿命试验不能真实地反映探测器的实际工作状态，因此单应力寿命试验对实际工作的指导意义非常有限，多应力寿命试验是光电探测器寿命评估发展的必然趋势。但多应力寿命评估的前提是设计多应力试验系统(包括设备和工装)和试验方案，有了多应力寿命试验系统和试验方案，才能进行试验。做了寿命试验，就有寿命试验数据，然后才能对硅雪崩光电探测器产品的寿命数据进行评估，给出寿命的大小和置信度等参数，为装备的定寿和延寿提供参考依据，降低武器系统的使用风险。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种能够实时自动监测、采集数据、，具有可扩展性，并能同时对探测器施加电应力、光应力和温度应力或施加以上三种应力的任意组合进行寿命试验的光电探测器寿命评估试验系统。
[0006]本发明的上述目的可以通过以下措施来达到。一种光电探测器寿命评估试验系统，包括:光控制试验系统、电源控制试验系统、温度控制试验系统、试验监测控制系统和测试工装。其特征在于:测试工装多分区将光电探测器受试样品分为几个区域，光控制试验系统通过光纤分路器将来自半导体激光器脉冲光信号分流到每个光电探测器受试样品上，由光功率计监测光能量的大小；温度控制试验系统通过温度试验箱对安装在测试工装各个区域的受试样品进行温度控制，电源控制系统通过电源控制模块按测试工装各个区域的电压分别进行控制，试验监测控制系统通过控制面板分别对不同区域的受试样品进行控制，选通电探测器受试样品位置，实时监测和数据的实施采集，监测光电探测器受试样品是否正常的状态，同时对探测器施加电应力、光应力和温度应力一种和/或两种应力/或三种应力，并通过多路模拟开关和应现场可编程门阵列FPGA模块，通过UBS接口将采集到的信息传递给计算机，给出寿命大小和置信度参数的评估结果。
[0007]本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
[0008]本发明采用可将光电探测器受试样品分为几个区域测试工装，试验监测控制系统通过控制面板分别对不同区域的受试样品进行控制，实时监测和数据的实施采集。实现同时对探测器施加电应力、光应力和温度应力三种应力进行寿命试验，也可以根据需要选择其中的某一种或几种应力进行硅雪崩光电探测寿命试验，解决了现有设备只能进行单应力的寿命试验，不能真实反映光电探测器实际贮存和工作状态，试验数据可信度不高的问题。
[0009]本发明包括多分区测试工装，每个区域按5只光电探测器安装，一次能够同时对30只或以上探测器进行试验控制、实时监测探测器参数，对参数测试数据的实施采集，进行寿命大小和置信度等参数的评估。这套可供30只或以上探测器同时进行高温应力、电应力和光应力试验的可靠性试验和寿命试验的平台，避免了现有技术定寿、延寿评估定量依据不充分弊端。能够对光电探测器同时施加电应力、温度应力和光应力进行试验，解决了硅雪崩光电探测器在综合应力(电应力、光应力和温度应力)同时作用下，对探测器寿命进行考核的试验系统，能够更加真实地反映探测器的寿命数据。
[0010]本发明根据试验数据，运用合适的加速模型，对光电探测器的可靠性与寿命进行评估，相比以往的单应力试验系统，操作复杂程度并没有增加，人机界面友好，而且还增加了自动采集功能，可以实现对受试样品状态的实时监测。
[0011]具有可扩展性。本发明可通过更换合适的测试工装，可适用于多种类型光电探测器的贮存寿命试验、工作寿命的试验、电老炼和光电老炼试验。根据光电探测器的贮存、工作环境特点和环境剖面，利用本发明可以在较短时间内完成光电探测器贮存寿命和工作寿命试验。本发明能够对光电探测器同时施加电应力、温度应力和光应力进行试验，解决了光电探测器在综合应力(电应力、光应力和温度应力)同时作用下，对探测器寿命进行考核和试验的难题，能够更加真实地反映探测器的寿命数据。
【附图说明】
[0012]图1光电探测器寿命评估试验系统组成框图。
[0013]图2测试工装夹具外形示意图。
[0014]图3测试工装板布夹具的分布示意图。
[0015]图4电源供电系统的电路原理示意图。
[0016]图5本发明试验监测控制系统信号处理系统框图。
[0017]图6是测试控制台控制面板的布局示意图。
【具体实施方式】
[0019]参阅图1。在以下描述的实施例中，光电探测器寿命评估的试验系统主要包括光控制试验系统，电源控制试验系统、温度试验箱、试验监测控制系统和测试工装。光控制试验系统包括顺次串联的光源、驱动器、半导体激光器、衰减器、光纤分路器和电连接在光纤分路器上的功率计和出纤功率标定装置。驱动器给半导体激光器激励信号形成脉冲光信号，通过衰减器控制光信号的大小，然后经过光纤分路器和光纤把光信号分流到每个受试样品上，并通过光功率计监测光能量的大小。多分区测试工装将光电探测器受试样品分为几个区域，每个区域按5只光电探测器安装，一次能够同时对30只或以上探测器进行试验控制。测试工装设置在温度试验箱内，测试工装每个区域上安装的光电探测器通过光纤连接光纤分路器。光纤与光电探测器的接口工装既能保证光信号的全部入射，又能保证连接的稳定和可靠，。测试工装的另一端通过电源控制模块连接电源控制系统，测试工装的输出端电连接示波器和计算机。光控制试验系统通过光纤分路器将来自半导体激光器脉冲光信号分流到每个光电探测器受试样品上，由光功率计监测光能量的大小；温度控制试验系统通过温度试验箱对安装在测试工装各个区域的受试样品进行温度控制，电源控制系统通过电源控制模块按测试工装各个区域的电压分别进行控制，试验监测控制系统通过控制面板分别对不同区域的受试样品进行控制，选通电探测器受试样品位置，实时监测受试样品的参数，实现测试数据的实时采集，监测光电探测器受试样品是否正常的状态，同时对探测器施加电应力、光应力和温度应力一种和/或两种应力/或三种应力，并通过多路模拟开关和现场可编程门阵列FPGA模块，通过UBS接口将采集到的信息传递给计算机，进行寿命大小和置信度参数的评估。
[0020]参阅图2、图3。测试专用工装是试验探测器安装的夹具，其电信号的输入输出通过通用接口实现，可以通过测试工装的置换，供多种类型的探测器使用这套试验系统进行寿命试验。测试工装上设有分为六个区域的安装夹具，每个区域可安装5只，每个区域的安装夹具上都设有图3所示安装受试探测器的编号。安装在温度试验箱中的测试专用工装，通过