[发明专利]700-2800nm皮瓦级光能量探测器电路

说明书

技术领域

本项发明属于精密光电检测领域，具体涉及一种700-2800nm皮瓦级光能量探测电路。

背景技术

激光二极管（LD）具有体积小、重量轻、转换效率高、省电等优点外，半导体激光器的激射频率可在较宽的范围内调谐，激射功率和频率可以方便、高效地进行直接调制，且调制范围大，随着LD(激光二极管)技术的发展，LD应用范围覆盖了整个光电子学领域，成为当今光电子科学的核心技术。伴随着激光技术在检测方面的应用，对激光器光能量的检测成为激光器应用中一项重要的技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种电路结构简单、检测精度高、工作稳定性好的700-2800nm皮瓦级光能量探测器电路。

本发明的700-2800nm皮瓦级光能量探测器电路包括有一个可采集激光器光能信号的光电检测器，信号探测器经过信号放大电路和A/D转换模块输出至显示装置；上述的信号处理过程中由一个ATMEGA8单片机控制，所述A/D转换模块集成在ATMEGA8单片机中。

本发明电路结构简单、检测精度高、工作稳定性好，可对皮瓦级的微小光信号进行快速反应。

附图说明

图1是本发明的信号处理流程图；

图2是本发明实施例的ATMEGA8单片机电路图；

图3是本发明实施例中信号放大电路的前置放大电路图；

图4是本发明实施例中信号放大电路的后继放大电路图。

具体实施方式

如图所示，该700-2800nm皮瓦级光能量探测器电路由光电检测器对微弱信号进行探测，检测到的微弱电信号经过降噪、放大后，再将放大的信号进行A/D转换，之后对光功率输出进行显示。

本发明采用单片机ATMEGA8来对信号处理过程进行控制，如图2所示的ATMEGA8是一款高性能、低功耗的 8 位AVR微处理器，内置A/D转换器，通过其内置转换器对模拟信号进行转换。

由光电检测器提取出的信号是mV数量级，须经过信号调理才能进行模数转换，因此，信号调理必须具有一些必备的性能。首先，电路必须具有很高的共模抑制比，同时电路的输入阻抗也是一个很重要的参数，高输入阻抗可以有效减小信号源内阻的影响。调理电路的低噪声、低漂移等指标对信号的处理有很大帮助。

放大电路的前置放大电路如图3所示，由于光电探测器工作在零偏置下，因此产生电流和光强具有良好的线性关系，通过I/V转换，可以得到供A/D转换的电压信号。由于探测器面积仅有1 mm²左右，因此探测器输出的电流范围在数百皮安（pA）到几微安（μA）之间。为了保证转换精度，运算放大器的偏置电流不应大于数皮安（pA）。选用德州仪器公司生产的超低偏置电流（≤75 fA，fA=10~15 A）两通道运算放大器TLC2272，由于输入级采用介质隔离的场效应管组成，并改进了输入晶体管的几何图形，使得它具有独特的电气性能。

放大电路的后继放大电路使用电压跟随器匹配输入输出阻抗，为稳定输出电压、减小输入阻抗，放大电路选择电压串联反馈放大。

后继放大后的电信号采用16位高精度的A/D转换器对模拟信号进行转换，转换后的数据经电压对比后由LCD1602进行显示。