[发明专利]一种多通道多类型激光功率同时监测的装置及方法

说明书

本发明公开了一种多通道多类型激光功率变化同时监测的装置，包括光学单元，光学单元为多个，还包括与光学单元的个数一一对应的光纤，各个光学单元均包括被测光源、分光片和光纤耦合镜，各个光纤的输出光端由光纤合束器束扎在一起，各个光纤的输出光端的端面在一个平面上形成光端端面阵列，光端端面阵列出射的各个被测光通过第一凸透镜变为平行光，再通过第二凸透镜聚焦后在二维阵列光电探测器的感光面上形成对应的光斑。本发明还公开了一种多通道多类型激光功率同时监测的方法，本发明光路间无串扰，使用方便。单个二维阵列光电探测器实现多路光源同时探测，探测一致性好。

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种多通道多类型激光功率同时监测的装置，还涉及一种多通道多类型激光功率同时监测的方法。

背景技术

激光功率（或能量）是描述激光特性的重要参数之一，激光功率监测常用的设备有基于热释电原理制成的功率计和基于光电效应制成的光电类探测器。对于连续光和准连续光输出功率稳定性好，无论是光电探测器或者是热释电探测器都可以精确测量。然而，对于脉冲激光和通过精密测量器件后的激光，例如通过鉴频器、标准具、干涉仪等器件后的激光功率变化的监测，需要在短时间内进行快速采集，热释电探测器热-点转换过程有时间延迟，响应速度慢，限制了其在很多快速探测场合中的应用（高月华,张亦工,黄民双, et al.热释电探测器快速响应的电路实现[J].压电与声光, 2003(04):73-75+80.)。因此，对于这种类型的激光功率变化，常常选用基于光电效应制成的探测器并辅之以高速采集电路来实现（谢承科, 陈明,杨宝喜,et al.准分子激光脉冲能量探测器的设计与性能测试[J].中国激光,2015,42(1).），电路精密复杂，高速芯片价格不菲。高速光电探测通常有两种方式，一种是基于高速采样保持电路的脉冲峰值测量，另一种是基于取样积分原理的脉冲平均值测量，后者技术成熟且有成熟产品出售。此外，为了实现对复杂激光系统中多路激光的同时监测，张彦梅等人采用多路高速AD采样和FPGA等复杂系统进行多达6路的同时监测（张彦梅,盛珂,李建平.多通道脉冲激光探测技术研究[J].北京理工大学学报,2014(04):91-94+100.），6路高速采集对时序精度要求非常高，且高频时钟信号也会影响到采集通道信号。胡云等人采用分时法对激光进行分束、延时、合束等实现对脉冲激光能量和波形的同时监测(胡云,王大辉,赵学庆.多路脉冲激光参数分时法在线测试技术研究[J].中国激光,2015,v.42;No.466(10):35-39.)，系统光路复杂，单个时间内依旧只是采集到一个能量/波形信号，不能同时获取多路信号。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种多通道多类型激光功率同时监测的装置，还提供一种多通道多类型激光功率同时监测的方法。

为了实现上述目的，该发明采用如下技术方案：

一种多通道多类型激光功率变化同时监测的装置，包括光学单元，光学单元为多个，还包括与光学单元的个数一一对应的光纤，各个光学单元均包括被测光源、分光片和光纤耦合镜，被测光源的出射光经分光片反射后入射光纤耦合镜的入光端，各个光纤的输入光端与对应的光学单元的光纤耦合镜的出光端相对，各个光纤的输出光端由光纤合束器束扎在一起，各个光纤的输出光端的端面在一个平面上形成光端端面阵列，光端端面阵列出射的各个被测光通过第一凸透镜变为平行光，再通过第二凸透镜聚焦后在二维阵列光电探测器的感光面上形成N个光斑。

一种多通道多类型激光功率同时监测的方法，包括以下步骤：

二维阵列光电探测器将光端端面阵列的光强度转换为电信号，形成原始光斑图像，并将原始光斑图像传送给数据处理单元，数据处理单元对原始光斑图像进行处理，将原始光斑图像中每个光斑所覆盖的二维阵列光电探测器的所有像元信号强度进行相加并取平均，得到每一个光斑对应的原始平均信号强度，