[實(shí)用新型]一種用于高功率激光測(cè)量的制冷型高信噪比探測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821811105.5
• 申請(qǐng)日: 2018-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN209043456U
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余建成;張偉剛;寇經(jīng)緯;王彥超;眭越
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01J1/42
• 分類號(hào): G01J1/42;G01J1/44
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

為解決現(xiàn)有探測(cè)裝置動(dòng)態(tài)范圍小、信噪比低、可靠性較低、集成度低、功耗較大的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種用于高功率激光測(cè)量的制冷型高信噪比探測(cè)裝置，包括置于真空腔體中的像元尺寸大于13um，讀出噪聲小于5e?，響應(yīng)非均勻性小于1％的CCD芯片；為CCD芯片提供工作電壓、根據(jù)設(shè)定參數(shù)為CCD芯片提供正確的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和驅(qū)動(dòng)時(shí)序，及控制CCD芯片正常工作的CCD驅(qū)動(dòng)單元；低噪聲的信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換單元；用于存儲(chǔ)信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換單元輸出數(shù)字信號(hào)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；用于控制CCD驅(qū)動(dòng)單元、信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元工作，及接收、解析、響應(yīng)、執(zhí)行上位機(jī)命令的控制單元；用于對(duì)CCD芯片進(jìn)行制冷的制冷單元。本實(shí)用新型具有信噪比高、動(dòng)態(tài)范圍大、可靠性高、功耗低的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于高功率激光參數(shù)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種探測(cè)裝置，特別涉及一種用于高功率激光遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量、具有大光學(xué)動(dòng)態(tài)范圍、低輸出噪聲的探測(cè)裝置。

背景技術(shù)

在高功率激光裝置中，激光光束截面的光強(qiáng)分布對(duì)激光光束的質(zhì)量以及激光會(huì)聚焦斑的影響都是非常大的，為測(cè)量光束截面的大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)光強(qiáng)分布數(shù)據(jù)，就需要對(duì)應(yīng)的大動(dòng)態(tài)范圍線性探測(cè)器與之匹配。

在現(xiàn)有探測(cè)裝置中，大多能探測(cè)的激光動(dòng)態(tài)范圍很小，當(dāng)對(duì)高功率激光進(jìn)行探測(cè)時(shí)，探測(cè)器很容易出現(xiàn)局部圖像飽和或探測(cè)范圍小而導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)失真的現(xiàn)象。另外，在激光近場(chǎng)測(cè)量時(shí)需要得到高質(zhì)量的圖像信息，從而進(jìn)行各種參數(shù)測(cè)量和計(jì)算，此時(shí)就需要探測(cè)裝置的輸出圖像具有高信噪比，因?yàn)榈托旁氡葓D像中混入的噪聲會(huì)對(duì)探測(cè)目標(biāo)產(chǎn)生非常惡劣的影響，甚至淹沒有效信號(hào)。

此外，現(xiàn)有探測(cè)裝置需要對(duì)不同部件進(jìn)行分別控制，當(dāng)控制目標(biāo)較多時(shí)，系統(tǒng)就必須根據(jù)不同部件特點(diǎn)選用不同控制器，這樣一來(lái)探測(cè)裝置工作時(shí)就需要不同控制器協(xié)同工作，此時(shí)不同信號(hào)在不同控制器間進(jìn)行通信時(shí)容易受到外界干擾，可靠性較低。同時(shí)，探測(cè)裝置+多控制器的結(jié)構(gòu)會(huì)使系統(tǒng)集成度降低、功耗增加，體積占用也會(huì)增大。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有探測(cè)裝置動(dòng)態(tài)范圍小、信噪比低、可靠性較低、集成度低、功耗較大的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種用于高功率激光測(cè)量的制冷型高信噪比探測(cè)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)高功率激光的遠(yuǎn)場(chǎng)精確測(cè)量。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種用于高功率激光測(cè)量的制冷型高信噪比探測(cè)裝置，其特殊之處在于，包括：

CCD芯片，用于進(jìn)行激光探測(cè)以及光電轉(zhuǎn)換，最終輸出模擬電信號(hào)；所述CCD芯片的像元尺寸大于13um，讀出噪聲小于5e-，響應(yīng)非均勻性小于1％；CCD芯片置于真空腔體中；

CCD驅(qū)動(dòng)單元，為CCD芯片提供工作電壓、根據(jù)設(shè)定參數(shù)為CCD芯片提供正確的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和驅(qū)動(dòng)時(shí)序，以及控制CCD芯片正常工作；

信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換單元，采用低噪聲設(shè)計(jì)，用于將CCD芯片輸出的模擬電信號(hào)進(jìn)行放大、調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而輸出數(shù)字信號(hào)；

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)字信號(hào)；

控制單元，用于控制CCD驅(qū)動(dòng)單元、信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元工作，以及接收、解析、響應(yīng)、執(zhí)行來(lái)自上位機(jī)的命令；

通信單元，用于實(shí)現(xiàn)控制單元與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信功能；

制冷單元，與控制單元相連，用于對(duì)CCD芯片進(jìn)行制冷。

進(jìn)一步地，所述制冷單元包括溫度控制器、制冷驅(qū)動(dòng)電路和制冷裝置；溫度控制器與控制單元相互通訊；制冷驅(qū)動(dòng)電路與溫度控制器相互通訊；制冷裝置與制冷驅(qū)動(dòng)電路相連，用于對(duì)CCD芯片進(jìn)行制冷。

進(jìn)一步地，所述制冷裝置包括前殼體、真空法蘭、后殼體以及依次設(shè)置的屏蔽構(gòu)件、制冷模塊、導(dǎo)熱元件、散熱器和風(fēng)扇；