[发明专利]蓝绿光波段脉冲激光大动态范围能量的测试方法

说明书

本发明公开了一种蓝绿光波段脉冲激光大动态范围能量的测试方法，主要工作过程如下：(1)通过改变激光器的泵浦能量值改变可调激光光源的脉宽、重频、泵浦功率，观察电压信号变化；(2)根据跨阻放大电路的放大倍数，测试出光电流大小；(3)利用光电倍增管(PMT)灵敏度与激光波长的关系，找到对应的探测器灵敏度和光电转换增益以及激光衰减倍数，测试出激光能量值，同时对比上位机设置发射激光的脉宽、重频、泵浦功率值，确保该计算方法发射信号的真实性。实验证明，本发明提出的方法可以完成大动态范围的激光能量测试，有能力测试出激光能量大小，且与使用能量计测试的结果误差在nJ级以内。

技术领域

本发明涉及激光能量测量领域，尤其涉及一种光电法测试激光能量方法。

技术背景

激光能量是激光雷达探讨技术中的重要组成部分，也是研制激光器最基本的工作。近年来国内外进行大量测试研究，不断改进探测器和能量测量仪器，在该领域获得飞快发展。

现有根据热电效应制成的能量计，热电元件会将吸收到的光能转化为热能，根据温度变化来计算激光能量，还可以通过温度变化导致的次级效应来测量激光能量；现有以光电式探测器或者半导体光电二极管作为传感器件的光电式探测器，光信号转换为电信号后，电信号经过电荷积分器得到与输入光脉冲能量成正比的电压信号，从而测量出激光能量值；现有用热电堆或热释电材料作为传感器的吸收性探测器，即让激光与吸收体充分作用，再用热电传感器测试吸收体的上升的温度，从而得到吸收体的热量值，即为激光能量值。

针对以上现有激光能量测试方法，本发明针对不同深度的激光能量测试，会受到能量计的量程限制，无法兼顾浅水通道的强激光能量和深水通道的弱激光能量测量这些问题，设计了一种针对蓝绿波段的脉冲激光能量测试方法。

发明内容

本发明设计了一种蓝绿光波段脉冲激光大动态范围能量的测试方法。可以对不同深度的激光能量测试，且不受能量计的量程限制，

为了实现上述功能，本设计主要依靠以下理论：

激光能量测试主要包括两个部分：高速光电探测电路和激光参数测量。高速光电探测电路有着很高的探测灵敏度和电路带宽，有能力探测到水面通道的强激光回波信号，也能探测到水下通道蓝绿波段的微弱光信号回波，而脉宽参数测量主要保证该测量方法的真实性。

所述高速光电探测电路包括：光电倍增管(PMT)、跨阻放大器(TIA)、阈值比较器、电流基准、输出驱动等模块构成。结构图如图1。

所述激光参数包括：激光脉宽、激光重复频率、激光泵浦功率。

进一步，所述光电倍增管(PMT)选用的是日本滨松公司的H11526系列的PMT模块，它的重复频率为10KHz，该模块里面的内部高压电源可以外接一个滑动变阻器来改变模块的控制电压，方便实验时调整控制电压来改变PMT增益。

进一步，所述跨阻放大器(TIA)选用了OPA847芯片的放大电路，该电路的偏置电流很低，带宽是4.2GHz。放大电路采用±6.5V供电，可以将电路输入口接上PMT模块的输出端，电路的输出口接入示波器。

进一步，所述阈值比较器是对两个或多个数据项进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系及排列顺序称为比较。能够实现这种比较功能的电路或装置称为比较器。

进一步，所述基准电流是指在要求绝对测量的应用场合，其准确度受使用基准值的准确度的限制。

进一步，所述输出驱动一般采用RS232驱动模块和SMA输出接口。

本发明是一种蓝绿光波段脉冲激光大动态范围能量的测试方法，主要工作过程如下：改变可调激光器的泵浦能量，产生当光脉冲信号照射到探测器光敏面上，实现光信号到电流信号的转换，电流信号输入TIA电路，实现电流信号到电压信号的转换，TIA输出的电压信号接入比较器，比较器充当模数转换器(ADC)的功能，所以当TIA输出达到比较器翻转阈值时，比较器就会翻转一次，从而表示光信号的探测结果。

附图说明

图1为本发明实施例的的系统总体设计结构框图

图2为本发明实施例的光电探测电路结构图