[发明专利]一种激光器输出功率测量电路

说明书

本发明公开了一种激光器输出功率测量电路，包括光电探测电路、信号放大电路、交直流耦合切换电路、同步调制电路与低通滤波电路。该激光器输出功率测量电路利用光电探测电路将激光器输出功率转换成电压信号，经过信号放大、交直流耦合切换、同步调制与低通滤波后利用AD转换实现激光输出功率测量。本发明可以对连续和脉冲激光器输出功率测量，可用于激光器输出功率稳定系统闭环控制中的信号输入。

技术领域

本发明属于激光器领域，具体是一种激光器输出功率测量电路。

背景技术

基于Serf态原子惯性测量装置可以实现超高灵敏惯性测量，大幅超越现有相关测量手段实现的灵敏度，挑战磁场和惯性测量灵敏度极限。其主要对抽运激光器输出功率进行稳定，要求在半小时内激光器输出功率变化在0.05％以内，实现对碱金属原子的均匀极化。

目前，激光器输出功率测量主要依靠AD采样电路直接对光电探测器输出信号进行采集，将采集到的信号进行处理得到激光器输出功率的变化，该方法应用于脉冲激光器输出功率测量时，对AD采集速率要求高、数据处理计算量大，且测量结果无法实时输出，不能满足控制实时性的实际需求。为了解决上述问题，需要设计一种新的测量电路，能够实现对激光器输出功率的实时测量。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种激光器输出功率测量电路。本发明可以将脉冲激光器输出的脉冲功率转换为模拟直流电压信号，减少数值计算数据处理量，提高测量精度与增强信号处理实时性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种激光器输出功率测量电路，包括光电探测电路、信号放大电路、交直流耦合切换电路、同步调制电路与低通滤波电路。所述光电探测电路的输出端接信号放大电路输入端，信号放大电路输出端接交直流耦合切换电路输入端，交直流耦合切换电路的输出端与同步调制电路输入端，同步调制电路输出端接低通滤波电路输入端。

进一步地，光电探测电路将光功率信号转换成电压信号，再经过信号放大电路进行线性增益；通过交直流耦合切换电路与同步调制电路，对线性增益后的电压信号进行调制，最后通过低通滤波电路滤除噪声。

进一步地，测量激光器输出功率包括如下步骤：

1)将激光器输出功率测量电路置于激光器输出光路之后，通过光电探测电路采集激光器输出功率；利用信号放大电路对信号进行放大，同时通过切换增益实现合适的放大倍数。

2)根据激光输出类型，在交直流耦合切换电路中选择采用直流耦合或交流耦合。

2.1)若激光器输出类型为连续激光，交直流耦合切换电路选择直流耦合，此时，同步调制电路输出电压信号与输入电压信号相等。

2.2)若激光器输出类型为脉冲激光，交直流耦合切换电路选择交流耦合：

当激光器打开时，同步调制电路输出电压信号与输入电压信号相等；

当激光器关闭时，同步调制电路输出电压信号与输入电压信号相反。

3)同步调制电路输出电压信号经过低通滤波电路后，滤除噪声。

进一步地，所述光电探测电路包括光电二极管、运算放大器IC1、运算放大器IC2；由运算放大器IC1实现跨阻放大器，将光电二极管的电流信号转换成电压信号，由运算放大器IC2对跨阻放大器输出信号缓冲。

进一步地，所述信号放大电路包括运算放大器IC3、模拟开关SW1；由运算放大器IC3实现同相比例放大电路，由模拟开关SW1切换增益。

进一步地，所述交直流耦合切换电路包括模拟开关SW2、运算放大器IC4；由模拟开关SW2实现交直流耦合切换，由运算放大器IC4实现信号缓冲。