[發明專利]高重頻脈沖激光的光斑位置檢測器件的數據采集裝置

無效

• 申請號: 201310037250.8
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103148780A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 姜振華;王挺峰;郭勁
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明屬于光電探測領域，具體涉及一種高重頻脈沖激光的光斑位置檢測器件的數據采集裝置。

背景技術

高重頻脈沖激光具有峰值功率強、重頻高、脈寬窄等優點，隨著激光器技術的不斷發展，高重頻脈沖激光器越來越廣泛的應用于工業、醫療和科研等領域，在其應用過程中，常常需要對其光束指向進行精確測量。

當被測光源的光束入射到光斑位置檢測器件的光敏面時，光斑位置檢測器件的輸出信號為多路電信號，各信號電極的電信號強度與光斑質心在探測器光敏面上的位置有關，通過對此電信號進行處理，可以確定入射光斑在光敏面上的位置。如圖1所示，被測光源1發出的光束經由光束取樣鏡2分離出部分采樣光，采樣光被聚焦系統3會聚到光斑位置檢測器件4的光敏面上。此時，光斑位置檢測器件測量得到光斑位置，進而由位置信息和聚焦系統焦距計算得到被測光束指向。一般情況下，光斑位置檢測器件4接收到的光斑強度和尺寸要滿足器件性能要求。

隨著技術的不斷進步，高重頻脈沖激光器的頻率越來越高，脈寬越來越窄，從而對光斑位置檢測器件信號處理采樣率要求越來越高，很難實現對高重頻短脈沖光束的直接測量。因此，市場在售的光斑位置檢測器件通常被用于連續或準連續光的位置測量，而對于10kHz以上的納秒級乃至皮秒級短脈沖激光，則沒有可實施的低成本方案。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種高重頻脈沖激光的光斑位置檢測器件的數據采集裝置，該裝置解決了光斑位置檢測器件數據采集系統采樣率不能滿足調制頻率高、脈寬窄的高重頻脈沖激光測量需求的問題，具有易組成，成本合理，可用于象限探測器和PSD等多種光斑位置檢測器件的信號處理系統中的特點。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

高重頻脈沖激光的光斑位置檢測器件的數據采集裝置，該裝置包括：光斑位置檢測器件、I/V轉換電路和運放電路，還包括低通濾波器電路；光斑位置檢測器件將高重頻脈沖激光信號轉換成高重頻脈沖電流信號后發送至I/V轉換電路；I/V轉換電路將高重頻脈沖電流信號轉換為高重頻脈沖電壓信號后發送至低通濾波器電路；低通濾波器電路將高重頻脈沖電壓信號轉換成直流電壓信號后發送至運放電路；運放電路通過對直流電壓信號的放大和計算得到高重頻脈沖光位置信息。

本發明的有益效果是：本發明降低了高重頻窄脈寬激光測量過程中的數據采集難度，極大的降低光斑位置檢測器件數據采集系統開發的難度和成本，其易組成、成本合理，具有良好的經濟價值。

附圖說明

圖1現有技術中光束指向測量方案原理示意圖。

圖2本發明高重頻脈沖激光的光斑位置檢測器件的數據采集裝置的結構示意圖。

圖中：1、被測光源，2、光束取樣鏡，3、聚焦系統，4、光斑位置檢測器件，5、I/V轉換電路，6、低通濾波器電路和7、運放電路。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。

如圖2所示，高重頻脈沖激光的光斑位置檢測器件的數據采集裝置，該裝置包括光斑位置檢測器件4、I/V轉換電路5、低通濾波器電路6和運放電路7；光斑位置檢測器件4將高重頻脈沖激光信號轉換成高重頻脈沖電流信號后發送至I/V轉換電路5；I/V轉換電路5將高重頻脈沖電流信號轉換為高重頻脈沖電壓信號后發送至低通濾波器電路6；低通濾波器電路6將高重頻脈沖電壓信號轉換成直流電壓信號后發送至運放電路7；運放電路7通過對直流電壓信號的放大和計算得到高重頻脈沖光位置信息。

光斑位置檢測器件4主要有象限光電探測器及位置敏感探測器等。

低通濾波器電路6可以通過簡單的LRC電路實現，信號頻率較低時，電容會阻止低頻信號通過；信號頻率較高時，電容可視為短路，允許高頻信號通過。這個濾波器的截止頻率由電阻和電容的大小決定，

運放電路7的功能是通過對光斑位置檢測器件輸出的多路電信號進行和差比伏運放，從而得到隨光斑位置變化而接近線性變化的兩路電壓信號，這兩路電壓信號可以擬合為在二維X，Y方向上的光斑位置。以四象限探測器或者位置敏感探測器（PSD）為例，它們輸出四路電信號，典型的運算公式為Vx=(A+B)-(C+D)/(A+B+C+D);Vy=(A+D)-(B+C)/(A+B+C+D)。其中A,B,C,D為探測器輸出的四路電信號。