一種窄脈寬激光微峰值功率密度測(cè)試儀及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種窄脈寬激光微峰值功率密度測(cè)試儀及方法，該測(cè)試儀包括光電探測(cè)器(101)，多級(jí)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(hào)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(hào)的計(jì)量。
【專利說(shuō)明】一種窄脈寬激光微峰值功率密度測(cè)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(cè)試儀及方法方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，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(cè)距、激光通信和激光遙感等產(chǎn)品的問(wèn)世，經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸和目標(biāo)漫反射的ns級(jí)脈沖寬度和峰值功率密度在μ W/cm2量級(jí)的窄脈沖弱激光信號(hào)的特性和檢測(cè)技術(shù)研究日益受到重視。
[0003]目前，對(duì)微弱激光信號(hào)的計(jì)量，中國(guó)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(hào)檢測(cè)，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(wú)法實(shí)現(xiàn)室外外場(chǎng)信號(hào)的便捷計(jì)量，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)1ns級(jí)脈沖寬度和頻率信息的計(jì)量。
[0004]國(guó)際上，已有的激光功率計(jì)測(cè)試范圍可以達(dá)到pw量級(jí)，由美國(guó)熱電公司研制，但是只能測(cè)試連續(xù)和準(zhǔn)連續(xù)信號(hào)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)低頻窄脈沖寬度信號(hào)的檢測(cè)，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)窄脈沖寬度的測(cè)試。不適用于激光測(cè)距機(jī)、制導(dǎo)、通信和遙感等信號(hào)的檢測(cè)。


【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(cè)試儀及方法，該儀器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換、放大，信號(hào)采集和處理，最終解決窄脈寬微弱激光信號(hào)的計(jì)量，采用高靈敏度的探測(cè)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(cè)試儀，包括光電探測(cè)器101，多級(jí)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(cè)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(jí)脈沖寬度和峰值功率密度在μ ff/cm2量級(jí)的窄脈沖弱激光信號(hào)打到光電探測(cè)器101上，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，將微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)化成弱電信號(hào)，通過(guò)多級(jí)放大濾波電路102對(duì)信號(hào)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(guò)網(wǎng)口將信號(hào)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(hào)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(hào)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(hào)的計(jì)量。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為窄脈寬激光微峰值功率密度測(cè)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(cè)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(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。
[0012]本發(fā)明的窄脈寬激光微峰值功率密度測(cè)試儀100，包括光電探測(cè)器101、多級(jí)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(cè)器100為光敏面小于1.0mm的Si基或InGaAs基PIN光電探測(cè)器；多級(jí)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(hào)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(cè)試和峰值功率測(cè)試等主要功能，同時(shí)具有存儲(chǔ)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(cè)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(kāi)始運(yùn)行201，通過(guò)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(hào)波形顯示，根據(jù)顯示的信息，提取信號(hào)特征，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理204，顯示待測(cè)激光信號(hào)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(cè)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(cè)試是采用上述窄脈寬激光微峰值功率密度測(cè)試儀進(jìn)行的，具體操作步驟如下:
[0015](I)開(kāi)啟多級(jí)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(kāi)啟專用程序200，。
[0016](2)將光電探測(cè)器101的光敏面對(duì)準(zhǔn)待測(cè)激光信號(hào)，并保證光電探測(cè)器101光敏面的法線盡可能與待測(cè)激光信號(hào)平行。
[0017](3)根據(jù)專用程序200顯示的待測(cè)激光信號(hào)的信號(hào)特征，得到待測(cè)激光信號(hào)的峰值功率和脈沖寬度，再根據(jù)光電探測(cè)器101的光敏面尺寸，給出待測(cè)激光信號(hào)的峰值功率山/又O
[0018](4)根據(jù)需要，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)項(xiàng)包括當(dāng)前專用程序200顯示界面的待測(cè)激光信號(hào)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(jí)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(jiàn)地得到的技術(shù)方案的簡(jiǎn)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(cè)試儀，其特征在于，包括光電探測(cè)器(101)，多級(jí)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(cè)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(jí)脈沖寬度和峰值功率密度在μ ff/cm2量級(jí)的窄脈沖弱激光信號(hào)打到光電探測(cè)器(101)上，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換，將微弱光信號(hào)轉(zhuǎn)化成弱電信號(hào)，通過(guò)多級(jí)放大濾波電路(102)對(duì)信號(hào)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(guò)網(wǎng)口將信號(hào)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(hào)脈沖波形、峰值功率密度、脈沖寬度的顯示。
【文檔編號(hào)】G01J1/42GK104330157SQ201410586545
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)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(qǐng)人:長(zhǎng)春理工大學(xué), 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司洛陽(yáng)電光設(shè)備研究所