一种极短光脉冲光效测试系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种极短光脉冲光效测试系统及方法，测试系统包括工业相机、高速激光器驱动板、透射膜和计算机。测试方法包括以下步骤：S1、采用均匀化光源对选用的工业相机及其光学系统进行均匀性校正和光功率标定；S2、搭建好测试系统，3通道电源、信号发生器、示波器、高速激光器分别与高速激光器驱动板连接，将高速激光器的激光打在透射膜上，并通过标定后的工业相机拍摄，之后标定后的工业相机测量高速激光器的平均光功率，并通过计算得到高速激光器在极窄脉冲下的光效。本发明专利技术提供的极短光脉冲光效测试系统及测量方法，可实现低于10us极窄脉冲下，高速激光器的电流电压及光功率的高速采集。

【技术实现步骤摘要】
一种极短光脉冲光效测试系统及方法
本专利技术涉及短脉冲光效
，尤其涉及一种极短光脉冲光效测试系统及方法。
技术介绍
目前，现有的光效测试，大多数都是需要进行脉冲测试的激光器，通过长脉冲，如1ms以上的脉宽进行光效测试，来等效短脉冲。传统的测试方法，无法实现低于10us极窄脉冲下，激光器的电流电压及光功率的高速采集。但是实际激光器工作在短脉冲情况下的工作状态和长脉冲情况下完全不一样，因此，直接测试激光器在短脉冲下的光效（即光电转换效率）的需求十分重要。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种极短光脉冲光效测试系统及方法。为实现上述技术效果，本专利技术的技术方案为：一种极短光脉冲光效测试系统，包括工业相机、高速激光器驱动板、透射膜和计算机。所述高速激光器驱动板上连接有3通道电源、示波器、信号发生器和高速激光器，所述3通道电源用来提供高速激光器驱动板的驱动电压、高速激光器的驱动电压和高速激光器电流调节电压，所述信号发生器给高速激光器驱动板提供低于10us的极窄脉冲波形输入，所述示波器用来测量高速激光器的驱动电压和电流。所述工业相机对应设在所述高速激光器驱动板的上方，其用来采集高速激光器的平均光功率，所述工业相机与高度调节机构连接，以调节工业相机与透射膜之间的距离。所述透射膜用于接收高速激光器的激光，其对应设在所述工业相机与高速激光器驱动板之间。所述3通道电源、示波器、信号发生器、工业相机均与计算机连接。优选的，所述高度调节机构包括挂载支架、高度位移台和支撑架，所述高度位移台固定在所述支撑架上，所述挂载支架一端与所述高度位移台滑动连接，另一端与所述工业相机固定连接。优选的，所述工业相机与透射膜之间的距离满足以下要求：工业相机的视场范围覆盖整个透射膜。优选的，所述高速激光器驱动板与工业相机外设有屏蔽罩。此外，本申请还提供了极短光脉冲光效测试方法，包括以下步骤：S1、采用均匀化光源对选用的工业相机及其光学系统进行均匀性校正和光功率标定，得到工业相机每个像元的线性光电响应率关联系数k；S2、搭建好测试系统，将高速激光器的激光打在标定后的工业相机感应面上，并用标定后的工业相机测量高速激光器的平均光功率，之后通过计算得到高速激光器在极窄脉冲下的光效（即光电转换效率）PCE。优选的，所述步骤S1中，得到工业相机每个像元的线性光电响应率关联系数k的过程为：首先，通过均匀化光源产生出射光，将工业相机放在均匀化光源的出光口，通过调节出射光强度和曝光时间t，获得灰度值在100-200之间的灰度图，然后通过归一化算法，使所有像素的响应率均一化；然后，通过调节已知出射照度的均匀化光源的不同梯度，对工业相机灰度和每个像元上的照度之间的关系进行定标，得到工业相机每个像元的线性光电响应率关联系数k=（Φ·S）÷（G·t），其中Φ为每个像元上的照度，G为工业相机灰度值，S为工业相机光敏元尺寸，t为曝光时间。优选的，所述步骤S2中，高速激光器的平均光功率的计算过程为：由k=（Φ·S）÷（G·t）得到每个像元上的照度Φ=k·G·t/S，所以高速激光器平均光功率P=Σ（Φ·S）。优选的，所述步骤S2中，工业相机测量高速激光器的平均光功率后，得到高速激光器在极窄脉冲下的光效PCE的过程为：首先计算得到高速激光器峰值功率Pperk，Pperk=P·T/tu，其中T为高速激光器输出的周期，tu为脉宽；所以光效PCE=Pperk/（U·I），其中U和I分别为高速激光器的驱动电压和电流，可通过示波器来测量。优选的，所述步骤S2中，将高速激光器的激光打在标定后的工业相机感应面上的过程为：首先将高速激光器的激光垂直入射在透射膜上，然后标定后的工业相机去拍摄透射膜上的光斑。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种极短光脉冲光效测试系统及测量方法，对于半导体高速激光器低于10us脉冲宽度的极窄脉冲，通过工业相机光强采集的方式，通过占空比转换，得到脉冲峰值光功率，并且通过高速示波器，采集高速激光器的驱动电流及电压，从而解决光效测试问题，可实现低于10us（最小3ns）极窄脉冲下，高速激光器的电流电压及光功率的高速采集。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图中：13通道电源通讯线，2信号发生器通讯线，3示波器通讯线，4工业相机，5挂载支架，6透射膜，7高速激光器驱动板，8示波器信号线，9信号发生器信号线，10电源输出线，11屏蔽罩，12载物台，13支撑架，14高度位移台，15计算机，16示波器，17信号发生器，183通道电源。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。见图1，一种极短光脉冲光效测试系统，包括工业相机4、高速激光器驱动板7、透射膜6和计算机15。所述高速激光器驱动板7上连接有3通道电源18、示波器16、信号发生器17和高速激光器（高速激光器固定在高速激光器驱动板7上，图中未示出），高速激光器产生的激光波长范围为850-940nm。所述3通道电源18、示波器16、信号发生器17均与计算机15以及高速激光器驱动板7连接；与计算机15连接分别是通过3通道电源通讯线1、示波器通讯线3、信号发生器通讯线2；与高速激光器驱动板7连接分别是通过电源输出线10、信号发生器信号线9、示波器信号线8；此外，工业相机4也与计算机15连接。所述3通道电源18用来提供高速激光器驱动板7的驱动电压、高速激光器的驱动电压和高速激光器电流调节电压，所述信号发生器17给高速激光器驱动板7提供低于10us的极窄脉冲波形输入，所述示波器16用来测量高速激光器的驱动电压和电流。所述工业相机4对应设在所述高速激光器驱动板7的上方，其用来采集高速激光器的平均光功率，所述工业相机4与高度调节机构连接，以调节工业相机4与透射膜6之间的距离。具体的，本申请中高度调节机构中包括挂载支架5、高度位移台14和支撑架13，所述高度位移台14固定在所述支撑架13上，所述挂载支架5一端与所述高度位移台14滑动连接，另一端与所述工业相机4固定连接。通过调节挂载支架5与高度位移台14的相对高度来调节工业相机4的高度，以调节工业相机4与透射膜6之间的距离。此外，所述高度调节机构也可以采用现有的高度调节结构。所述透射膜6用于接收高速激光器的激光，之后标定后的工业相机4去拍摄透射膜6上的透射光斑。透射膜6对应设在所述工业相机4与高速激光器驱动板7之间。具体的，所述工业相机4与透射膜6之间的距离满足以下要求：工业相机4的视场范围覆盖整个透射膜6。此外，还可以在所述高速激光器驱动板7与工业相机4外设置屏蔽罩11。本申请还提供了极短光脉冲光效测试方法，包括以下步骤：S1、采用均匀化光源对选用的工业相机4及其光学系统进行均匀性校正和光功率标定，得到工业相机4每个像元的线性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极短光脉冲光效测试系统，其特征在于，包括工业相机、高速激光器驱动板、透射膜和计算机，/n所述高速激光器驱动板上连接有3通道电源、示波器、信号发生器和高速激光器，所述3通道电源用来提供高速激光器驱动板的驱动电压、高速激光器的驱动电压和高速激光器电流调节电压，所述信号发生器用来给高速激光器驱动板提供低于10us的极窄脉冲波形输入，所述示波器用来测量高速激光器的驱动电压和电流，/n所述工业相机对应设在所述高速激光器驱动板的上方，其用来采集高速激光器的平均光功率，所述工业相机与高度调节机构连接，以调节工业相机与透射膜之间的距离，/n所述透射膜用于接收高速激光器的激光，其对应设在所述工业相机与高速激光器驱动板之间，/n所述3通道电源、示波器、信号发生器、工业相机均与计算机连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种极短光脉冲光效测试系统，其特征在于，包括工业相机、高速激光器驱动板、透射膜和计算机，
所述高速激光器驱动板上连接有3通道电源、示波器、信号发生器和高速激光器，所述3通道电源用来提供高速激光器驱动板的驱动电压、高速激光器的驱动电压和高速激光器电流调节电压，所述信号发生器用来给高速激光器驱动板提供低于10us的极窄脉冲波形输入，所述示波器用来测量高速激光器的驱动电压和电流，
所述工业相机对应设在所述高速激光器驱动板的上方，其用来采集高速激光器的平均光功率，所述工业相机与高度调节机构连接，以调节工业相机与透射膜之间的距离，
所述透射膜用于接收高速激光器的激光，其对应设在所述工业相机与高速激光器驱动板之间，
所述3通道电源、示波器、信号发生器、工业相机均与计算机连接。


2.根据权利要求1所述的一种极短光脉冲光效测试系统，其特征在于，所述高度调节机构包括挂载支架、高度位移台和支撑架，所述高度位移台固定在所述支撑架上，所述挂载支架一端与所述高度位移台滑动连接，另一端与所述工业相机固定连接。


3.根据权利要求1所述的一种极短光脉冲光效测试系统，其特征在于，所述工业相机与透射膜之间的距离满足以下要求：工业相机的视场范围覆盖整个透射膜。


4.根据权利要求1所述的一种极短光脉冲光效测试系统，其特征在于，所述高速激光器驱动板与工业相机外设有屏蔽罩。


5.根据权利要求1-4任一所述的系统所使用的一种极短光脉冲光效测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采用均匀化光源对选用的工业相机及其光学系统进行均匀性校正和光功率标定，得到工业相机每个像元的线性光电响应率关联系数k；
S2、搭建好测试系统，将高速激光器的激光打在标定后的工业相机感应面上，并用标定后的工业相...

【专利技术属性】
技术研发人员：田铮，
申请(专利权)人：柯泰光芯常州测试技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32