[发明专利]一种用于高功率激光测量的制冷型高信噪比探测装置

说明书

为解决现有探测装置动态范围小、信噪比低、可靠性较低、集成度低、功耗较大的问题，本发明提供了一种用于高功率激光测量的制冷型高信噪比探测装置，包括：置于真空腔体中的像元尺寸大于13um，读出噪声小于5e‑，响应非均匀性小于1％的CCD芯片；为CCD芯片提供工作电压、根据设定参数为CCD芯片提供正确的驱动信号和驱动时序，及控制CCD芯片正常工作的CCD驱动单元；低噪声的信号调理转换单元；用于存储信号调理转换单元输出的数字信号的数据存储单元；用于控制CCD驱动单元、信号调理转换单元、数据存储单元工作，以及接收、解析、响应、执行上位机命令的控制单元；用于对CCD芯片进行制冷的制冷单元。本发明具有信噪比高、动态范围大、可靠性高、功耗低的优点。

技术领域

本发明属于高功率激光参数测量技术领域，涉及一种探测装置，特别涉及一种用于高功率激光远场测量、具有大光学动态范围、低输出噪声的探测装置。

背景技术

在高功率激光装置中，激光光束截面的光强分布对激光光束的质量以及激光会聚焦斑的影响都是非常大的，为测量光束截面的大动态范围内光强分布数据，就需要对应的大动态范围线性探测器与之匹配。

在现有探测装置中，大多能探测的激光动态范围很小，当对高功率激光进行探测时，探测器很容易出现局部图像饱和或探测范围小而导致部分数据失真的现象。另外，在激光近场测量时需要得到高质量的图像信息，从而进行各种参数测量和计算，此时就需要探测装置的输出图像具有高信噪比，因为低信噪比图像中混入的噪声会对探测目标产生非常恶劣的影响，甚至淹没有效信号。

此外，现有探测装置需要对不同部件进行分别控制，当控制目标较多时，系统就必须根据不同部件特点选用不同控制器，这样一来探测装置工作时就需要不同控制器协同工作，此时不同信号在不同控制器间进行通信时容易受到外界干扰，可靠性较低。同时，探测装置+多控制器的结构会使系统集成度降低、功耗增加，体积占用也会增大。

发明内容

为了解决现有探测装置动态范围小、信噪比低、可靠性较低、集成度低、功耗较大的技术问题，本发明提供了一种用于高功率激光测量的制冷型高信噪比探测装置，能够实现高功率激光的远场精确测量。

本发明的技术方案是：

一种用于高功率激光测量的制冷型高信噪比探测装置，其特殊之处在于，包括：

CCD芯片，用于进行激光探测以及光电转换，最终输出模拟电信号；所述CCD芯片的像元尺寸大于13um，读出噪声小于5e-，响应非均匀性小于1％；CCD芯片置于真空腔体中；

CCD驱动单元，为CCD芯片提供工作电压、根据设定参数为CCD芯片提供正确的驱动信号和驱动时序，以及控制CCD芯片正常工作；

信号调理转换单元，采用低噪声设计，用于将CCD芯片输出的模拟电信号进行放大、调理和模数转换，进而输出数字信号；

数据存储单元，用于存储信号调理转换单元输出的数字信号；

控制单元，用于控制CCD驱动单元、信号调理转换单元、数据存储单元工作，以及接收、解析、响应、执行来自上位机的命令；

通信单元，用于实现控制单元与上位机之间的数据通信功能；

制冷单元，与控制单元相连，用于对CCD芯片进行制冷。

进一步地，所述制冷单元包括温度控制器、制冷驱动电路和制冷装置；温度控制器与控制单元相互通讯；制冷驱动电路与温度控制器相互通讯；制冷装置与制冷驱动电路相连，用于对CCD芯片进行制冷。

进一步地，所述制冷装置包括前壳体、真空法兰、后壳体以及依次设置的屏蔽构件、制冷模块、导热元件、散热器和风扇；