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)和計算機控制模塊(104)。本發明采用高頻示波器進行信號采集，采用專用軟件進行數據處理，最終實現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
【技術領域】
[0001]本發明屬于光計量【技術領域】，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】
[0002]近年來，隨著激光技術的發展和激光應用領域的拓寬，激光制導、激光測距、激光通信和激光遙感等產品的問世，經遠距離傳輸和目標漫反射的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研究日益受到重視。
[0003]目前，對微弱激光信號的計量，中國專利(CN200910089555、CN200910089556.1、CN201010606030.9)公布了一款利用凸-凸-凹結構，口徑252mm以上光學系統的激光微能量計，其最小可以實現1.96fJ/cm2的信號檢測，但是該系統具有龐大的光學系統和調整機構，無法實現室外外場信號的便捷計量，更無法實現1ns級脈沖寬度和頻率信息的計量。
[0004]國際上，已有的激光功率計測試范圍可以達到pw量級，由美國熱電公司研制，但是只能測試連續和準連續信號，無法實現低頻窄脈沖寬度信號的檢測，更無法實現窄脈沖寬度的測試。不適用于激光測距機、制導、通信和遙感等信號的檢測。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服上述技術存在的缺陷，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量，采用高靈敏度的探測器和前置放大器進行光電轉換。其具體技術方案為:
[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和計算機控制模塊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:經遠距離傳輸和目標漫反射的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，通過光電轉換，將微弱光信號轉化成弱電信號，通過多級放大濾波電路102對信號進行放大和濾波，在TDS3000系列示波器103上顯示，同時基于LAN通信協議，通過網口將信號送入計算機，利用自制專用計算機控制模塊104進行實時顯示和處理，實現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]與現有技術相比，本發明的有益效果為:本發明采用高頻示波器進行信號采集，采用專用軟件進行數據處理，最終實現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構圖；
[0010]圖2為窄脈寬激光微峰值功率密度測試方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。
[0012]本發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和計算機控制模塊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，且具有濾波網絡，實現微弱信號的放大和濾波，同時，具有快速響應的特點，上升沿和下降沿均小于5ns ；TDS3000系列示波器103須具有網絡傳輸協議，比如TDS3034B，TDS3034C等；計算機控制模塊104是專門為本發明研制的控制、計算和分析軟件，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，同時具有存儲控制、端口設置、時間和電壓基準設置等輔助功能。
[0013]計算機控制模塊104基于LabVieW 2012編制，根據窄脈寬激光微峰值功率密度測試儀100的工作原理和應用背景，程控軟件的工作流程200如圖2所示。程序開始運行201，通過通道設置，選擇示波器通道，與TDS3000系列示波器103進行通信，在控制模塊104的主顯示區，進行激光信號波形顯示，根據顯示的信息，提取信號特征，并進行數據處理204，顯示待測激光信號的峰值功率密度和脈沖寬度205，根據需要，進行數據保存及其他操作206，依次循環，直至測試完畢，程序結束運行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和計算機104的電源，調用并開啟專用程序200，。
[0016](2)將光電探測器101的光敏面對準待測激光信號，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)根據需要，進行數據存儲，存儲項包括當前專用程序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的橫時間和縱幅值信息。
[0019](5)關閉專用程序200、多級放大濾波電路102、TDS3000系列示波器103和計算機(104)的電源。
[0020]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，本發明的保護范圍不限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可顯而易見地得到的技術方案的簡單變化或等效替換均落入本發明的保護范圍內。
【權利要求】
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)和計算機控制模塊(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:經遠距離傳輸和目標漫反射的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，通過光電轉換，將微弱光信號轉化成弱電信號，通過多級放大濾波電路(102)對信號進行放大和濾波，在TDS3000系列示波器(103)上顯示，同時基于LAN通信協議，通過網口將信號送入計算機，利用自制專用計算機控制模塊(104)進行實時顯示和處理，實現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 優先權日:2014年10月20日
【發明者】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, 中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所