[发明专利]一种基于光电二极管的连续微弱激光功率测量装置

说明书

本发明公开了一种基于光电二极管的连续微弱激光功率测量装置，结构为：连续激光器发射的连续激光经过斩波器转换为脉冲激光，脉冲激光经过光电二极管转换为脉冲电流信号，脉冲电流信号经过I/V转换电路转换为脉冲电压信号，脉冲电压信号经过隔直电路去除信号中的直流分量，中央处理器控制程控放大电路选择不同的档位将脉冲电压信号放大到适合模/数转换电路采集的电压，最后中央处理器将模/数转换电路采集到的数字信号校准后发送给显示模块进行显示。本发明提高了连续微弱激光功率测量的动态范围和测量不确定度，并且省去了后续使用过程中的“调零”操作。

技术领域

本发明属于激光功率测量技术领域，涉及光电二极管的连续微弱激光功率测量装置，该装置可以减小光电二极管暗电流及外部环境杂散光对微弱激光功率测量结果的影响。

背景技术

随着科学技术的不断发展，以激光器为基础的激光技术得到了飞速的发展，现已广泛应用于工业生产、通讯、信息处理、医疗卫生、军事、文化教育及科学研究等各个领域，与此相应的激光参数测量也变得尤为重要。激光功率是激光器的一个重要参数，其决定了激光器的适用领域和范围，在对连续微弱激光进行功率测量时，主要采用响应时间短、线性度好、灵敏度高、性能稳定的大感光面积光电二极管作为激光功率计的探测器，通过光电二极管对连续微弱激光功率的准确测量成为一项重要的工作内容。

目前采用光电二极管的激光功率计多是采用失调电流较小的仪表运算放大器根据输入激光功率的强弱将光电二极管产生的电流进行程控放大，然后通过模/数转换电路将所采集到的电压数据进行校准并显示，在使用过程中先进行“调零”，然后在“调零”的基础上进行功率测量，此种方式在对微瓦到毫瓦级连续激光进行测量时，其测量精度较高，在针对纳瓦级连续激光功率进行测量时，由光电二极管光电转换所产生的信号电流经常为纳安级，而大感光面积光电二极管的暗电流也为纳安级(InGaAs光电二极管暗电流最大可达微安级)，这就导致了激光功率计在测量微弱激光功率时动态范围较小，测量不确定度较差，并且由于光电二极管暗电流及外部环境杂散光的变化，在使用过程中需要多次“调零”才能减小暗电流及外部环境杂散光变化对测量结果的影响。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种基于光电二极管的连续微弱激光功率测量装置，克服一般采用光电二极管的激光功率计在测量微弱连续激光功率时动态范围较小，测量不确定度较差，在使用过程中需要多次“调零”的缺点。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于光电二极管的连续微弱激光功率测量装置，其包括依次连接的斩波器、光电二极管、I/V转换电路、隔直电路、程控放大电路、模/数转换电路、中央处理器以及显示模块，中央处理器与程控放大电路连接；连续激光器发射的连续激光经过斩波器转换为脉冲激光，脉冲激光经过光电二极管转换为脉冲电流信号，脉冲电流信号经过I/V转换电路转换为脉冲电压信号，脉冲电压信号经过隔直电路去除信号中的直流分量，中央处理器控制程控放大电路选择不同的档位将脉冲电压信号放大到适合模/数转换电路采集的电压，最后中央处理器将模/数转换电路采集到的数字信号校准后发送给显示模块进行显示。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的基于光电二极管的连续微弱激光功率测量装置，利用斩波器对连续微弱激光信号进行斩波，并通过隔直电路滤除掉光电二极管的暗电流及外部环境杂散光信号，提高了连续微弱激光功率测量的动态范围和测量不确定度，并且省去了后续使用过程中的“调零”操作。

附图说明

图1是本发明基于光电二极管的连续微弱激光功率测量装置的原理框图。

图2是本发明需要测量功率的连续微弱激光信号。

图3是本发明连续微弱激光信号经过斩波器斩波后的脉冲激光信号。

图4是本发明外部环境杂散光信号。