一種窄脈寬激光微峰值功率密度測試儀及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種窄脈寬激光微峰值功率密度測試儀及方法，該測試儀包括光電探測器(101)，多級放大濾波電路(102)，TDS3000系列示波器(103)和計(jì)算機(jī)控制模塊(104)。本發(fā)明采用高頻示波器進(jìn)行信號采集，采用專用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終實(shí)現(xiàn)1μW/cm2～2.54mW/cm2峰值功率密度和10ns以上脈寬的窄脈寬微激光信號的計(jì)量。
【專利說明】一種窄脈寬激光微峰值功率密度測試儀及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光計(jì)量【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種窄脈寬激光微峰值功率密度測試儀及方法方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著激光技術(shù)的發(fā)展和激光應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，激光制導(dǎo)、激光測距、激光通信和激光遙感等產(chǎn)品的問世，經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸和目標(biāo)漫反射的ns級脈沖寬度和峰值功率密度在μ W/cm2量級的窄脈沖弱激光信號的特性和檢測技術(shù)研究日益受到重視。
[0003]目前，對微弱激光信號的計(jì)量，中國專利(CN200910089555、CN200910089556.1、CN201010606030.9)公布了一款利用凸-凸-凹結(jié)構(gòu)，口徑252mm以上光學(xué)系統(tǒng)的激光微能量計(jì)，其最小可以實(shí)現(xiàn)1.96fJ/cm2的信號檢測，但是該系統(tǒng)具有龐大的光學(xué)系統(tǒng)和調(diào)整機(jī)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)室外外場信號的便捷計(jì)量，更無法實(shí)現(xiàn)1ns級脈沖寬度和頻率信息的計(jì)量。
[0004]國際上，已有的激光功率計(jì)測試范圍可以達(dá)到pw量級，由美國熱電公司研制，但是只能測試連續(xù)和準(zhǔn)連續(xù)信號，無法實(shí)現(xiàn)低頻窄脈沖寬度信號的檢測，更無法實(shí)現(xiàn)窄脈沖寬度的測試。不適用于激光測距機(jī)、制導(dǎo)、通信和遙感等信號的檢測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)存在的缺陷，提供一種窄脈寬激光微峰值功率密度測試儀及方法，該儀器通過光電轉(zhuǎn)換、放大，信號采集和處理，最終解決窄脈寬微弱激光信號的計(jì)量，采用高靈敏度的探測器和前置放大器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。其具體技術(shù)方案為:
[0006]一種窄脈寬激光微峰值功率密度測試儀，包括光電探測器101，多級放大濾波電路102，TDS3000系列示波器103和計(jì)算機(jī)控制模塊104。
[0007]一種窄脈寬激光微峰值功率密度測試方法，包括以下步驟:經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸和目標(biāo)漫反射的ns級脈沖寬度和峰值功率密度在μ ff/cm2量級的窄脈沖弱激光信號打到光電探測器101上，通過光電轉(zhuǎn)換，將微弱光信號轉(zhuǎn)化成弱電信號，通過多級放大濾波電路102對信號進(jìn)行放大和濾波，在TDS3000系列示波器103上顯示，同時(shí)基于LAN通信協(xié)議，通過網(wǎng)口將信號送入計(jì)算機(jī)，利用自制專用計(jì)算機(jī)控制模塊104進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和處理，實(shí)現(xiàn)微弱激光信號脈沖波形、峰值功率密度、脈沖寬度等的顯示。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明采用高頻示波器進(jìn)行信號采集，采用專用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終實(shí)現(xiàn)I μ w/cm2?2.54mff/cm2峰值功率密度和1ns以上脈寬的窄脈寬微激光信號的計(jì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為窄脈寬激光微峰值功率密度測試儀的結(jié)構(gòu)圖；
[0010]圖2為窄脈寬激光微峰值功率密度測試方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0012]本發(fā)明的窄脈寬激光微峰值功率密度測試儀100，包括光電探測器101、多級放大濾波電路102，TDS3000系列示波器103和計(jì)算機(jī)控制模塊104等組成，如圖1所示。其中光電探測器100為光敏面小于1.0mm的Si基或InGaAs基PIN光電探測器；多級放大濾波電路102為總的增益大于50dB，且具有濾波網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)微弱信號的放大和濾波，同時(shí)，具有快速響應(yīng)的特點(diǎn)，上升沿和下降沿均小于5ns ；TDS3000系列示波器103須具有網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，比如TDS3034B，TDS3034C等；計(jì)算機(jī)控制模塊104是專門為本發(fā)明研制的控制、計(jì)算和分析軟件，具有微弱激光波形顯示、脈沖寬度測試和峰值功率測試等主要功能，同時(shí)具有存儲控制、端口設(shè)置、時(shí)間和電壓基準(zhǔn)設(shè)置等輔助功能。
[0013]計(jì)算機(jī)控制模塊104基于LabVieW 2012編制，根據(jù)窄脈寬激光微峰值功率密度測試儀100的工作原理和應(yīng)用背景，程控軟件的工作流程200如圖2所示。程序開始運(yùn)行201，通過通道設(shè)置，選擇示波器通道，與TDS3000系列示波器103進(jìn)行通信，在控制模塊104的主顯示區(qū)，進(jìn)行激光信號波形顯示，根據(jù)顯示的信息，提取信號特征，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理204，顯示待測激光信號的峰值功率密度和脈沖寬度205，根據(jù)需要，進(jìn)行數(shù)據(jù)保存及其他操作206，依次循環(huán)，直至測試完畢，程序結(jié)束運(yùn)行207。
[0014]窄脈寬激光微峰值功率密度的測試是采用上述窄脈寬激光微峰值功率密度測試儀進(jìn)行的，具體操作步驟如下:
[0015](I)開啟多級放大濾波電路102，TDS3000系列示波器103和計(jì)算機(jī)104的電源，調(diào)用并開啟專用程序200，。
[0016](2)將光電探測器101的光敏面對準(zhǔn)待測激光信號，并保證光電探測器101光敏面的法線盡可能與待測激光信號平行。
[0017](3)根據(jù)專用程序200顯示的待測激光信號的信號特征，得到待測激光信號的峰值功率和脈沖寬度，再根據(jù)光電探測器101的光敏面尺寸，給出待測激光信號的峰值功率山/又O
[0018](4)根據(jù)需要，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，存儲項(xiàng)包括當(dāng)前專用程序200顯示界面的待測激光信號波形、峰值功率密度、脈沖寬度，以及示波器103的橫時(shí)間和縱幅值信息。
[0019](5)關(guān)閉專用程序200、多級放大濾波電路102、TDS3000系列示波器103和計(jì)算機(jī)(104)的電源。
[0020]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種窄脈寬激光微峰值功率密度測試儀，其特征在于，包括光電探測器(101)，多級放大濾波電路(102)，TDS3000系列示波器(103)和計(jì)算機(jī)控制模塊(104)。
2.一種窄脈寬激光微峰值功率密度測試方法，其特征在于，包括以下步驟:經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸和目標(biāo)漫反射的ns級脈沖寬度和峰值功率密度在μ ff/cm2量級的窄脈沖弱激光信號打到光電探測器(101)上，通過光電轉(zhuǎn)換，將微弱光信號轉(zhuǎn)化成弱電信號，通過多級放大濾波電路(102)對信號進(jìn)行放大和濾波，在TDS3000系列示波器(103)上顯示，同時(shí)基于LAN通信協(xié)議，通過網(wǎng)口將信號送入計(jì)算機(jī)，利用自制專用計(jì)算機(jī)控制模塊(104)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和處理，實(shí)現(xiàn)微弱激光信號脈沖波形、峰值功率密度、脈沖寬度的顯示。
【文檔編號】G01J1/42GK104330157SQ201410586545
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】李昌立, 樊憲堂, 王頔, 李金泉, 王治洋, 劉增 申請人:長春理工大學(xué), 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽電光設(shè)備研究所