專利名稱：高重頻脈沖激光的光斑位置檢測(cè)器件的數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電探測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種高重頻脈沖激光的光斑位置檢測(cè)器件的數(shù)據(jù)采集裝置。
背景技術(shù)：
高重頻脈沖激光具有峰值功率強(qiáng)、重頻高、脈寬窄等優(yōu)點(diǎn)，隨著激光器技術(shù)的不斷發(fā)展，高重頻脈沖激光器越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療和科研等領(lǐng)域，在其應(yīng)用過(guò)程中，常常需要對(duì)其光束指向進(jìn)行精確測(cè)量。當(dāng)被測(cè)光源的光束入射到光斑位置檢測(cè)器件的光敏面時(shí)，光斑位置檢測(cè)器件的輸出信號(hào)為多路電信號(hào)，各信號(hào)電極的電信號(hào)強(qiáng)度與光斑質(zhì)心在探測(cè)器光敏面上的位置有關(guān)，通過(guò)對(duì)此電信號(hào)進(jìn)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(cè)光源I發(fā)出的光束經(jīng)由光束取樣鏡2分離出部分采樣光，采樣光被聚焦系統(tǒng)3會(huì)聚到光斑位置檢測(cè)器件4的光敏面上。此時(shí)，光斑位置檢測(cè)器件測(cè)量得到光斑位置，進(jìn)而由位置信息和聚焦系統(tǒng)焦距計(jì)算得到被測(cè)光束指向。一般情況下，光斑位置檢測(cè)器件4接收到的光斑強(qiáng)度和尺寸要滿足器件性能要求。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，高重頻脈沖激光器的頻率越來(lái)越高，脈寬越來(lái)越窄，從而對(duì)光斑位置檢測(cè)器件信號(hào)處理采樣率要求越來(lái)越高，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)高重頻短脈沖光束的直接測(cè)量。因此，市場(chǎng)在售的光斑位置檢測(cè)器件通常被用于連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)光的位置測(cè)量，而對(duì)于IOkHz以上的納秒級(jí)乃至皮秒級(jí)短脈沖激光，則沒(méi)有可實(shí)施的低成本方案。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高重頻脈沖激光的光斑位置檢測(cè)器件的數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置解決了光斑位置檢測(cè)器件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣率不能滿足調(diào)制頻率高、脈寬窄的高重頻脈沖激光測(cè)量需求的問(wèn)題，具有易組成，成本合理，可用于象限探測(cè)器和PSD等多種光斑位置檢測(cè)器件的信號(hào)處理系統(tǒng)中的特點(diǎn)。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:高重頻脈沖激光的光斑位置檢測(cè)器件的數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置包括:光斑位置檢測(cè)器件、I/V轉(zhuǎn)換電路和運(yùn)放電路，還包括低通濾波器電路；光斑位置檢測(cè)器件將高重頻脈沖激光信號(hào)轉(zhuǎn)換成高重頻脈沖電流信號(hào)后發(fā)送至I/V轉(zhuǎn)換電路；I/V轉(zhuǎn)換電路將高重頻脈沖電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為高重頻脈沖電壓信號(hào)后發(fā)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(hào)轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)后發(fā)送至運(yùn)放電路；運(yùn)放電路通過(guò)對(duì)直流電壓信號(hào)的放大和計(jì)算得到高重頻脈沖光位置信息。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明降低了高重頻窄脈寬激光測(cè)量過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集難度，極大的降低光斑位置檢測(cè)器件數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開發(fā)的難度和成本，其易組成、成本合理，具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。


圖1現(xiàn)有技術(shù)中光束指向測(cè)量方案原理示意圖。圖2本發(fā)明高重頻脈沖激光的光斑位置檢測(cè)器件的數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、被測(cè)光源，2、光束取樣鏡，3、聚焦系統(tǒng)，4、光斑位置檢測(cè)器件，5、I/V轉(zhuǎn)換電路，6、低通濾波器電路和7、運(yùn)放電路。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖2所示，高重頻脈沖激光的光斑位置檢測(cè)器件的數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置包括光斑位置檢測(cè)器件4、I/V轉(zhuǎn)換電路5、低通濾波器電路6和運(yùn)放電路7 ;光斑位置檢測(cè)器件4將高重頻脈沖激光信號(hào)轉(zhuǎn)換成高重頻脈沖電流信號(hào)后發(fā)送至I/V轉(zhuǎn)換電路5 ；I/V轉(zhuǎn)換電路5將高重頻脈沖電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為高重頻脈沖電壓信號(hào)后發(fā)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(hào)轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)后發(fā)送至運(yùn)放電路7 ;運(yùn)放電路7通過(guò)對(duì)直流電壓信號(hào)的放大和計(jì)算得到高重頻脈沖光位置信息。光斑位置檢測(cè)器件4主要有象限光電探測(cè)器及位置敏感探測(cè)器等。低通濾波器電路6可以通過(guò)簡(jiǎn)單的LRC電路實(shí)現(xiàn)，信號(hào)頻率較低時(shí)，電容會(huì)阻止低頻信號(hào)通過(guò)；信號(hào)頻率較高時(shí)，電容可視為短路，允許高頻信號(hào)通過(guò)。這個(gè)濾波器的截止頻率由電阻和電容的大小決定，運(yùn)放電路7的功能是通過(guò)對(duì)光斑位置檢測(cè)器件輸出的多路電信號(hào)進(jìn)行和差比伏運(yùn)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(hào)，這兩路電壓信號(hào)可以擬合為在二維X，Y方向上的光斑位置。以四象限探測(cè)器或者位置敏感探測(cè)器(PSD)為例，它們輸出四路電信號(hào)，典型的運(yùn)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(cè)器輸出的四路電信號(hào)。
權(quán)利要求
1.高重頻脈沖激光的光斑位置檢測(cè)器件的數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置包括光斑位置檢測(cè)器件、I/V轉(zhuǎn)換電路和運(yùn)放電路，其特征在于，還包括低通濾波器電路；所述光斑位置檢測(cè)器件將高重頻脈沖激光信號(hào)轉(zhuǎn)換成高重頻脈沖電流信號(hào)后發(fā)送至I/V轉(zhuǎn)換電路；所述I/V轉(zhuǎn)換電路將高重頻脈沖電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為高重頻脈沖電壓信號(hào)后發(fā)送至低通濾波器電路；所述低通濾波器電路將高重頻脈沖電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)后發(fā)送至運(yùn)放電路；所述運(yùn)放電路通過(guò)對(duì)直流電壓信號(hào)的放大和計(jì)算得到高重頻脈沖光位置信息。
全文摘要
高重頻脈沖激光的光斑位置檢測(cè)器件的數(shù)據(jù)采集裝置屬于光電探測(cè)領(lǐng)域，該裝置包括光斑位置檢測(cè)器件、I/V轉(zhuǎn)換電路和運(yùn)放電路，還包括低通濾波器電路；光斑位置檢測(cè)器件將高重頻脈沖激光信號(hào)轉(zhuǎn)換成高重頻脈沖電流信號(hào)后發(fā)送至I/V轉(zhuǎn)換電路；I/V轉(zhuǎn)換電路將高重頻脈沖電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為高重頻脈沖電壓信號(hào)后發(fā)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(hào)轉(zhuǎn)換成直流電壓信號(hào)后發(fā)送至運(yùn)放電路；運(yùn)放電路通過(guò)對(duì)直流電壓信號(hào)的放大和計(jì)算得到高重頻脈沖光位置信息。本發(fā)明降低了測(cè)量過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集難度，降低開發(fā)的難度和成本，其易組成、成本合理，具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
文檔編號(hào)G01B11/00GK103148780SQ201310037250
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者姜振華, 王挺峰, 郭勁 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所