光電探測(cè)器及光電管脈寬可控的測(cè)量裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及光電探測(cè)器及光電管脈寬可控的測(cè)量裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光電管是光電二極管的簡(jiǎn)稱，其p-n結(jié)在光照下產(chǎn)生光生載流子，并在偏置電壓下形成電流信號(hào)，電阻Rl兩端電壓幅值Vl及隨時(shí)間變化反應(yīng)了光信號(hào)強(qiáng)弱及隨時(shí)間的變化規(guī)律。PIN光電管為雪崩二極管，它可以實(shí)現(xiàn)納秒甚至亞皮秒的響應(yīng)速度，其結(jié)電容大小決定了光電管的響應(yīng)時(shí)間，結(jié)電容越小響應(yīng)越快，反之響應(yīng)越慢，當(dāng)利用PIN光電管接受激光脈沖信號(hào)時(shí)，只有光電管響應(yīng)時(shí)間小于(快于)激光脈沖變化時(shí)間時(shí)，通過(guò)光電管得到的電脈沖脈寬才是真實(shí)的激光脈沖脈寬，否則電脈沖脈寬要寬于真實(shí)的激光脈沖寬度。
[0003]通常在激光器系統(tǒng)中，將發(fā)射的激光脈沖信號(hào)能量取出很小的一部分，用光電管接收作為發(fā)射激光脈沖的主波信號(hào)，用來(lái)作為系統(tǒng)的同步控制信號(hào)為系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備提供同步時(shí)序信號(hào)使用，主波信號(hào)的脈寬和幅值主要根據(jù)系統(tǒng)其它硬件的需要及相應(yīng)速度能力而定，不必要真實(shí)反映激光脈沖的寬度，對(duì)于皮秒脈寬的激光器系統(tǒng)，采用PIN-Silicon光電管通常實(shí)現(xiàn)的主波信號(hào)脈寬為幾個(gè)納秒(>lns，<5ns)、幅值?I伏，如若想實(shí)現(xiàn)主波信號(hào)脈寬在10—30ns、幅值大于2伏的皮秒激光器系統(tǒng)，需要設(shè)計(jì)特殊的高頻信號(hào)放大電路才能實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題中存在的不足之處，本發(fā)明提供光電探測(cè)器及光電管脈寬可控的測(cè)量裝置及其使用方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種InGaAs光電探測(cè)器，包括:光電二極管、電阻RL、電阻R1、電容Cl，其中光電二極管、電阻Rl、電阻Ri串聯(lián)，電容Ci并聯(lián)于光電二極管、電阻Rl的串接部分。
[0006]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，電阻Rl其電阻值為:1.8 K Ω、電阻R1其電阻值為:I K Ω、電容Cl電容值為:0.lyF。
[0007]—種光電管脈寬可控的測(cè)量裝置，所述InGaAs光電探測(cè)器與示波器連接，示波器與所述InGaAs光電探測(cè)器的電阻Rl并聯(lián)，所述光電管方設(shè)有第一反射鏡與第二反射鏡，所述光電管與直流穩(wěn)壓電源連接；
[0008]所述第一反射鏡前方設(shè)有激光腔；
[0009]所述光電管為InGaAs材料的PIN光電管；
[0010]所述第一反射鏡與所述第二反射鏡均向外傾斜45°設(shè)置。
[0011]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述直流穩(wěn)壓電源輸出設(shè)置為3.3V。
[0012]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述激光腔輸出的激光束參數(shù)為:脈沖重復(fù)頻率1kHz，激光脈沖寬度500ps，平均功率1W，波長(zhǎng)1064nm。
[0013]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一反射鏡后透過(guò)的光功率為15mW。
[0014]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一反射鏡的法線與光線的夾角，使透過(guò)光功率達(dá)到 25ml
[0015]—種光電管脈寬可控的測(cè)量裝置的使用方法，該方法包括以下步驟:
[0016]步驟1:激光腔輸出脈沖重復(fù)頻率1kHz，激光脈沖寬度500ps，平均功率1W，波長(zhǎng)1064nm的激光束；
[0017]步驟2:激光束照射到第一反射鏡，透過(guò)來(lái)的光進(jìn)入到光電管，光電管將光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并傳給示波器，示波器用于顯示電信號(hào)及測(cè)量。
[0018]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，光電管的供電電壓可以在3-12V之間變動(dòng)，脈沖幅值隨電壓增高而增高。
[0019]作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟2中:第一反射鏡法線與光線的夾角在45±2°，第一反射鏡透過(guò)來(lái)的光功率為15mW，此時(shí)示波器上顯示波形未改變；
[0020]調(diào)整第一反射鏡法線與光線的夾角，使透過(guò)光功率達(dá)到25mW，此時(shí)示波器上顯示波形為畸變；
[0021]微調(diào)第一反射鏡法線與光線的夾角，示波器顯示的波形脈寬滿足所需寬度。
[0022]本發(fā)明的有益效果為:不需要增加復(fù)雜的高頻放大電路即可實(shí)現(xiàn)較寬脈寬和高幅值的主波信號(hào)輸出；主波脈寬可在1—30ns可調(diào)，幅值在2-12V之間可調(diào)。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明的一種InGaAs光電探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的一種光電管脈寬可控的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的一種光電管脈寬可控的測(cè)量裝置的使用方法流程圖。
[0026]圖中:1、激光腔;2、第一反射鏡；3、第二反射鏡;4、光電管；5、直流穩(wěn)壓電源;6、不波器。
【具體實(shí)施方式】
[0027]如圖1所不，本發(fā)明實(shí)施例的一種InGaAs光電探測(cè)器，包括:光電二極管、電阻Rl、電阻R1、電容Cl，其中光電二極管、電阻Rl、電阻Ri串聯(lián)，電容Ci并聯(lián)于光電二極管、電阻Rl的串接部分。電阻Rl其電阻值為:1.8K Ω、電阻R1其電阻值為:I K Ω、電容&電容值為:0.lyF。
[0028]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的一種光電管脈寬可控的測(cè)量裝置，包括:光電管4，光電管4與不波器6連接，光電管4前方設(shè)有第一反射鏡2與第二反射鏡3，光電管4與直流穩(wěn)壓電源5連接。第一反射鏡2前方設(shè)有激光腔I。光電管4為InGaAs材料的PIN光電管。第一反射鏡2與第二反射鏡3均向外傾斜45°設(shè)置。直流穩(wěn)壓電源5輸出設(shè)置為3.3V。激光腔I輸出的激光束參數(shù)為:脈沖重復(fù)頻率10kHz，激光脈沖寬度500ps，平均功率1W，波長(zhǎng)1064nm。第一反射鏡2后透過(guò)的光功率為15mW。第一反射鏡2的法線與光線的夾角，使透過(guò)光功率達(dá)到25mW。
[0029]如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例的一種光電管脈寬可控的測(cè)量裝置的使用方法，該方法包括以下步驟:
[0030]步驟1:激光腔輸出脈沖重復(fù)頻率1kHz，激光脈沖寬度500ps，平均功率1W，波長(zhǎng)1064nm的激光束；
[0031]步驟2:激光束照射到第一反射鏡，透過(guò)來(lái)的光進(jìn)入到光電管，光電管將光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并傳給示波器，示波器用于顯示電信號(hào)及測(cè)量。第一反射鏡法線與光線的夾角在45±2°，第一反射鏡透過(guò)來(lái)的光功率為15mW，此時(shí)示波器上顯示波形未改變。調(diào)整第一反射鏡法線與光線的夾角，使透過(guò)光功率達(dá)到25mW，此時(shí)示波器上顯示波形為畸變;微調(diào)第一反射鏡法線與光線的夾角，示波器顯示的波形脈寬滿足所需寬度。
[0032 ]具體使用時(shí):激光腔I用來(lái)產(chǎn)生皮秒脈寬的激光脈沖;第一反射鏡2用來(lái)將激光腔I輸出的大部分激光光束反射到第二反射鏡3，小部分激光束作為主波信號(hào)通過(guò)第一反射鏡2透過(guò)并照射進(jìn)光電管4。第二反射鏡3用來(lái)將激光束反射后作為激光器的激光光束輸出。光電管4采用InGaAs材料的PIN光電管，并按電路焊接光電管。直流電源5為可調(diào)直流穩(wěn)壓源，電壓輸出范圍從3—12V可調(diào);示波器7連接，用來(lái)觀測(cè)主波信號(hào)及脈寬測(cè)量。
[0033]轉(zhuǎn)動(dòng)第一反射鏡2的角度，當(dāng)示波器6上的波形形狀改變后，此位置作為第一反射鏡2的固定位置，此時(shí)主波信號(hào)的脈寬(半高寬)從兩個(gè)多納秒變?yōu)槭畮讉€(gè)納秒寬度;幅值由不到I伏變?yōu)?伏。
[0034]在第一反射鏡2的固定位置上，微調(diào)第一反射鏡2法線與入射光束的夾角，可實(shí)現(xiàn)主波脈寬的可調(diào)輸出，輸出范圍在1—30ns之間。
[0035]調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源5的輸出電壓，可實(shí)現(xiàn)主波信號(hào)幅值的可調(diào)輸出，輸出范圍在2-12V之間。不需要增加復(fù)雜的高頻放大電路即可實(shí)現(xiàn)較寬脈寬和高幅值的主波信號(hào)輸出；主波脈寬可在10—30ns可調(diào)，幅值在2-12V之間可調(diào)。
[0036]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種InGaAs光電探測(cè)器，其特征在于，包括:光電二極管、電阻Rl、電阻R1、電容Cl，其中光電二極管、電阻Rl、電阻Ri串聯(lián)，電容&并聯(lián)于光電二極管、電阻Rl的串接部分。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的InGaAs光電探測(cè)器，其特征在于，包括: 電阻Rl其電阻值為:1.8K Ω、電阻R1其電阻值為:1 K Ω、電容Cl電容值為:0.lyF。3.—種光電管脈寬可控的測(cè)量裝置，其特征在于，包括:權(quán)利要求1所述的InGaAs光電探測(cè)器(4); 所述InGaAs光電探測(cè)器(4)與示波器(6)連接，示波器(6)與所述InGaAs光電探測(cè)器(4)的電阻見(jiàn)并聯(lián)，所述光電管(4)前方設(shè)有第一反射鏡(2)與第二反射鏡(3)，所述光電管(4)與直流穩(wěn)壓電源(5)連接； 所述第一反射鏡(2)前方設(shè)有激光腔(I); 所述光電管(4)為InGaAs材料的PIN光電管； 所述第一反射鏡(2)與所述第二反射鏡(3)均向外傾斜45°設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電管脈寬可控的測(cè)量裝置，其特征在于:所述直流穩(wěn)壓電源(5)輸出設(shè)置為3.3乂。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電管脈寬可控的測(cè)量裝置，其特征在于:所述激光腔(I)輸出的激光束參數(shù)為:脈沖重復(fù)頻率10kHz，激光脈沖寬度500ps，平均功率1W，波長(zhǎng)1064nm。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電管脈寬可控的測(cè)量裝置，其特征在于:所述第一反射鏡(2)后透過(guò)的光功率為15mW。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光電管脈寬可控的測(cè)量裝置，其特征在于:所述第一反射鏡(2)的法線與光線的夾角，使透過(guò)光功率達(dá)到25mW。8.—種如權(quán)利要求3-7任一項(xiàng)所述的光電管脈寬可控的測(cè)量裝置的使用方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟1:激光腔輸出脈沖重復(fù)頻率10kHz，激光脈沖寬度500ps，平均功率1W，波長(zhǎng)1064nm的激光束； 步驟2:激光束照射到第一反射鏡，透過(guò)來(lái)的光進(jìn)入到光電管，光電管將光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并傳給示波器，示波器用于顯示電信號(hào)及測(cè)量。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光電管脈寬可控的測(cè)量裝置的使用方法，其特征在于:光電管的供電電壓可以在3-12V之間變動(dòng)，脈沖幅值隨電壓增高而增高。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光電管脈寬可控的測(cè)量裝置的使用方法，其特征在于: 在步驟2中:第一反射鏡法線與光線的夾角在45±2°，第一反射鏡透過(guò)來(lái)的光功率為15mW，此時(shí)示波器上顯示波形未改變； 調(diào)整第一反射鏡法線與光線的夾角，使透過(guò)光功率達(dá)到25mW，此時(shí)示波器上顯示波形為畸變； 微調(diào)第一反射鏡法線與光線的夾角，示波器顯示的波形脈寬滿足所需寬度。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光電管脈寬可控的測(cè)量裝置，包括：光電管，所述光電管與示波器連接，所述光電管前方設(shè)有第一反射鏡與第二反射鏡，所述光電管與直流穩(wěn)壓電源連接；所述第一反射鏡前方設(shè)有激光腔；所述光電管為InGaAs材料的PIN光電管；所述第一反射鏡與所述第二反射鏡均向外傾斜45°設(shè)置。本發(fā)明的有益效果為：不需要增加復(fù)雜的高頻放大電路即可實(shí)現(xiàn)較寬脈寬和高幅值的主波信號(hào)輸出；主波脈寬可在10—30ns可調(diào)，幅值在2-12V之間可調(diào)。
【IPC分類】G01J1/00, G05F1/46, H01L25/00, G01R13/00, G01R29/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105652100
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】陳檬, 郝哲哲, 李港, 邊曉薇, 禹伶潔
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2016年2月18日