[發(fā)明專利]一種極短光脈沖光效測試系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113252317B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設計）人: 田錚
• 申請（專利權）人: 柯泰光芯（常州）測試技術有限公司
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01J1/42;G01R31/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種極短光脈沖光效測試系統(tǒng)所使用的測試方法，其特征在于，所述系統(tǒng)包括工業(yè)相機、高速激光器驅動板、透射膜和計算機，

所述高速激光器驅動板上連接有3通道電源、示波器、信號發(fā)生器和高速激光器，所述3通道電源用來提供高速激光器驅動板的驅動電壓、高速激光器的驅動電壓和高速激光器電流調(diào)節(jié)電壓，所述信號發(fā)生器用來給高速激光器驅動板提供低于10us的極窄脈沖波形輸入，所述示波器用來測量高速激光器的驅動電壓和電流，

所述工業(yè)相機對應設在所述高速激光器驅動板的上方，其用來采集高速激光器的平均光功率，所述工業(yè)相機與高度調(diào)節(jié)機構連接，以調(diào)節(jié)工業(yè)相機與透射膜之間的距離，所述高度調(diào)節(jié)機構包括掛載支架、高度位移臺和支撐架，所述高度位移臺固定在所述支撐架上，所述掛載支架一端與所述高度位移臺滑動連接，另一端與所述工業(yè)相機固定連接，

所述透射膜用于接收高速激光器的激光，其對應設在所述工業(yè)相機與高速激光器驅動板之間，所述工業(yè)相機與透射膜之間的距離滿足以下要求：工業(yè)相機的視場范圍覆蓋整個透射膜，

所述3通道電源、示波器、信號發(fā)生器、工業(yè)相機均與計算機連接；

所述的系統(tǒng)所使用的測試方法，包括以下步驟：

S1、采用均勻化光源對選用的工業(yè)相機及其光學系統(tǒng)進行均勻性校正和光功率標定，得到工業(yè)相機每個像元的線性光電響應率關聯(lián)系數(shù)k；

S2、搭建好測試系統(tǒng)，將高速激光器的激光打在標定后的工業(yè)相機感應面上，并用標定后的工業(yè)相機測量激光器的平均光功率，之后通過計算得到高速激光器在極窄脈沖下的光效；

所述步驟S2中，將高速激光器的激光打在標定后的工業(yè)相機感應面上的過程為：首先將高速激光器的激光垂直入射在透射膜上，然后標定后的工業(yè)相機去拍攝透射膜上的光斑。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種極短光脈沖光效測試系統(tǒng)所使用的測試方法，其特征在于，所述高速激光器驅動板與工業(yè)相機外設有屏蔽罩。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種極短光脈沖光效測試系統(tǒng)所使用的測試方法，其特征在于，所述步驟S1中，得到工業(yè)相機每個像元的線性光電響應率關聯(lián)系數(shù)k的過程為：

首先，通過均勻化光源產(chǎn)生出射光，將工業(yè)相機放在均勻化光源的出光口，通過調(diào)節(jié)出射光強度和曝光時間t，獲得灰度值在100-200之間的灰度圖，然后通過歸一化算法，使所有像素的響應率均一化；

然后，通過調(diào)節(jié)已知出射照度的均勻化光源的不同梯度，對工業(yè)相機灰度和每個像元上的照度之間的關系進行定標，得到工業(yè)相機每個像元的線性光電響應率關聯(lián)系數(shù)k＝(Φ·S)÷(G·t)，其中Φ為每個像元上的照度，G為工業(yè)相機灰度值，S為工業(yè)相機光敏元尺寸，t為曝光時間。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種極短光脈沖光效測試系統(tǒng)所使用的測試方法，其特征在于，所述步驟S2中，高速激光器的平均光功率的計算過程為：由k＝(Φ·S)÷(G·t)得到每個像元上的照度Φ＝k·G·t/S，高速激光器平均光功率P＝Σ(Φ·S)。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種極短光脈沖光效測試系統(tǒng)所使用的測試方法，其特征在于，所述步驟S2中，工業(yè)相機測量高速激光器的平均光功率后，得到高速激光器在極窄脈沖下的光效PCE的過程為：

首先計算得到高速激光器峰值功率P_perk，P_perk＝P·T/tu，其中T為高速激光器輸出的周期，tu為脈寬；所以光效PCE＝P_perk/(U·I)，其中U和I分別為高速激光器的驅動電壓和電流，可通過示波器來測量。