[发明专利]一种高速脉冲光能量检测装置

说明书

技术领域

本发明属于一种电子检测仪器，涉及一种高速脉冲光能量检测装置。 

背景技术

脉冲光是指在短时间内（通常为10^-12~10^-6秒）发出的光脉冲，自1965年 Mocker 等首次通过红宝石锁模激光器产生ps脉冲以来，高速脉冲光的产生技术获得了巨大的发展。在物理、化学、生物、医学、通信及测量等领域，利用超短脉冲光观测各种动力学过程以及超快速现象已经成为一种崭新、关键而有效的研究手段。越来越多的应用表明，研究高速脉冲光的振幅和相位的测量方法，对研究超短脉冲光产生的物理机理以及进一步促进超短脉冲光技术的发展和应用有着重要的现实意义。 

目前高速脉冲光产生设备生产企业检测超短脉冲光振幅和相位等性能参数的检测设备主要是购买进口的能量计，该进口能量计以其昂贵的价格使得一些中小企业望而生畏。且这些能量计的检测原理是利用滤色片将脉冲光分离，然后再将分离出的光电流转换成电压，再进入分析设备分析；其需要高速的前置放大器和模数转换器，不但成本高，且存在干扰比较大，测量稳定性差等不足；还有脉冲光通常具有发光强度大，亮度高和能量集中的特点，直接采用光电转换电路将光电流转换成电压，光电转换电路很快饱和，加上滤色片会改变发光光谱，造成检测准确性差。且能量计只能检测一束脉冲光的性能，不能测定高速脉冲光产生设备的光谱分布。 

发明内容

本发明的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种方便可靠，性能稳定，既能有效的检测一束脉冲光的性能，又能测定高速脉冲光产生设备的光谱分布的高速脉冲光能量检测装置。 

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种高速脉冲光能量检测装置，其包括色散分光装置、脉冲检测电路和控制系统； 

所述的色散分光装置包括光学底座、位于同一光学平面内的入射狭缝、全息凹面光栅、出射狭缝和控制全息凹面光栅转角的精密细分步进电机，全息凹面光栅的旋转轴连接在精密细分步进电机的输出轴上。高速脉冲光产生设备发出的脉冲光，自入射狭缝进入分光系统，照射到全息凹面光栅上。全息凹面光栅将复合光色散，使不同波长的光脉冲按照不同的角度衍射；又因为选用的是凹面光栅，所以光栅同时兼具聚焦成像作用，可将经光栅色散的光就地聚焦使之成为在出射狭缝面上按波长排列的光谱线区，并用精密细分步进电机带动光栅转动，使所选定的需要波长的单色脉冲光经过出射狭缝射出。

所述的脉冲检测电路：运算放大器A的正极接地，在运算放大器A的正、负极之间顺接光电二极管D，运算放大器A的负极与输出端之间并联两路或三路或多路电容积分电路；每路电容积分电路都是由模拟开关连接并联的另一个模拟开关和电容组成的。相比于传统的电流/电压转换电路，此电路一方面，可以通过对两个模拟开关的控制，灵活设置积分时间，另一方面，可以灵活选取积分电容，从而实现不同幅值的转换电压输出，以达到对不同波长，不同强度的脉冲光的自由检测。由于是电容式积分电路，既检测到了光脉冲的强度信号，又检测到了脉宽信号，使得检测结果更加真实可靠。      

所述的控制系统包括脉冲光信号触发电路、光栅旋转控制电路、模拟开关控制电路、信号采集电路、A/D转换电路、信号处理电路、信号存储和显示设备；脉冲光信号触发电路的信号输出端连接被检测的脉冲光产生设备的触发信号输入端；光栅旋转控制电路的信号输出端连接精密细分步进电机的信号输入端，光栅复位信号输入端连接全息凹面光栅的传感器的信号输出端，控制全息凹面光栅的步进式转动；信号采集电路的输入端连接脉冲检测电路的信号输出端；模拟开关控制电路控制脉冲检测电路中的模拟开关的开启和关闭；光栅旋转控制电路检测光栅是否复位，若光栅没有复位，促使光栅复位，若复位，输出信号给精密细分步进电机，精密细分步进电机带动全息凹面光栅旋转到指定波长处；脉冲光信号触发电路触发脉冲光产生设备发射脉冲光；模拟开关控制电路发射信号给脉冲检测电路的模拟开关，使与指定波长相匹配的模拟开关开，其它模拟开关关；脉冲光经色散分光装置分光后，将指定波长的脉冲光输送给脉冲检测电路，脉冲检测电路再将转换的电信号发送给信号采集电路，信号采集电路给A/D转换电路、信号处理电路、信号存储和显示设备进行信号的处理、存储和显示。

所述的光电二极管为PN结型光电二极管，所述的电容为云母电容。 

本发明实现了对不同能量的脉冲光信号的自由检测，其方便可靠，性能稳定，其在检测时不但没有改变脉冲光产生设备的光谱分布，还能测定脉冲光产生设备的光谱分布。 

附图说明