脉冲光峰值探测器的制作方法

1.本发明涉及光电检测设备技术领域，尤其涉及一种脉冲光峰值探测器。


背景技术：

2.在光电检测应用中，常需要对脉冲光的功率、峰值功率、能量、波形以及光谱等参数进行采样测试。通常，人们会使用面探测器对脉冲光进行采样测试。由于面探测器的接收口径有限，无法对发散角较大和光斑尺寸较大的光束实现全口径接收，人们逐渐开始使用积分球对脉冲光进行采样测试。积分球能够对发散角较大和光斑尺寸较大的光束实现全口径接收。然而，其在对窄脉冲光进行采样测试时，会使波形严重展宽，导致实际取样信号与入射光信号呈非线性相关，给测试结果引入较大误差。
3.因此，如何对窄脉冲光进行精确采样测试成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为解决不能对窄脉冲光进行精确采样测试的问题，本发明提供一种脉冲光峰值探测器。
5.为实现本发明目的提供的一种脉冲光峰值探测器，包括第一半球腔、第二半球腔和光电探测器；
6.第一半球腔的内部为光吸收腔，内表面涂覆有光吸收涂层；第一半球腔上开设有入光孔，
7.第二半球腔的内部为光反射腔，内表面涂覆有光漫反射涂层；
8.第二半球腔与第一半球腔的一端直接连接，或者中间通过连接筒连接，使光反射腔与光吸收腔连通；
9.光电探测器固定于第一半球腔上，且光敏面朝向第二半球腔的内表面；
10.脉冲光穿过入光孔，经光漫反射涂层漫反射后，一部分反射光抵至光吸收涂层，被光吸收层全吸收，另一部分反射光抵至光电探测器的光敏面，被光电探测器接收。
11.在其中一些具体实施例中，还包括凸透镜，用于调节入射光照射到第二半球的内壁上的光斑直径；
12.凸透镜设于入光孔处，且光轴与入光孔的轴线共处同一直线。
13.在其中一些具体实施例中，第一半球腔上开设有光接收孔；
14.光接收孔为一个以上，绕入光孔的轴向均匀分布；
15.相应的，光电探测器也为一个以上，与光接收孔一一对应地固定于光接收孔内。
16.在其中一些具体实施例中，还包括连接筒；
17.连接筒内壁涂覆有光漫反射涂层，一端与第一半球腔靠近第二半球腔的一端连接，且连通，另一端与第二半球腔靠近第一半球腔的一端连接，且连通。
18.在其中一些具体实施例中，连接筒的长度为第一预设值，垂直于轴线的截面的直
径为第二预设值；
19.第一半球腔的曲率半径为第三预设值；
20.第二半球腔的曲率半径为第四预设值；
21.第三预设值和第四预设值均大于或等于第二预设值。
22.在其中一些具体实施例中，还包括放大电路板和加法电路板；
23.放大电路分别与光电探测器、加法电路板电连接。
24.本发明的有益效果：本发明的脉冲光峰值探测器通过设置第一半球腔、第二半球腔和光电探测器，在第一半球腔上开设有入光孔，脉冲光能够从入光孔进入光吸收腔和光反射腔内。涂覆于第二半球腔的内表面的光漫反射涂层能够使入射光发生漫反射。涂覆于第一半球腔的内表面的光吸收涂层能够吸收反射光。朝向第二半球腔的内表面设置的光电探测器的光敏面能够接收漫反射光信号，并将光信号转换为电信号输出。相对在第一半球腔和第二半球腔的内表面均涂覆光漫反射涂层的形式，使得照射在第一半球腔的内表面的光线不会再反射回第二半球腔的内表面，降低了入射光被多次反射的可能性，使得光线被反射次数基本一致，抵至光电探测器的光敏面的耗时和强度基本相同，进而降低了波形发生畸变的可能性，不会使波形展宽，保证了脉冲光峰值探测器的输出信号波形与入射光波形一致，且幅度与入射光强度成线性关系，降低了采样误差，实现了对窄脉冲光进行精确采样的目的。
附图说明
25.图1是本发明一种脉冲光峰值探测器一具体实施例的结构示意图；
26.图2是图1所示的脉冲光峰值探测器沿a-a的剖视图；
27.图3是本发明一种脉冲光峰值探测器另一具体实施例的结构示意图；
28.图4是图3所示的脉冲光峰值探测器沿b-b的剖视图。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
30.所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
31.本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴线”、“轴向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
33.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“衔接”、“铰接”等术语应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可靠近连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.参照图1和图2，作为本发明一具体实施例，脉冲光峰值探测器包括第一半球腔110、第二半球腔120和光电探测器130，其中，第一半球腔110内部涂有光吸收材料。在第一半球腔110的内表面涂覆有光吸收涂层111。在第一半球腔110上开设有入光孔。第二半球腔120为内部为光漫反射腔。在第二半球腔120的内表面涂覆有光漫反射涂层121。第二半球腔120与第一半球腔110的一端可以直接连接，也可以通过连接筒连接，以使光反射腔与光吸收腔连通。光电探测器130固定于第一半球腔110上，且光敏面朝向第二半球腔120的内表面。脉冲光依次穿过入光孔、经光漫反射涂层121漫反射后，一部分反射光抵至光吸收涂层111，被光吸收涂层111完全吸收，另一部分反射光抵至光电探测器130的光敏面，被光电探测器接收。
35.需要说明的是，作为一种可实施方式所述第一半球腔110和第二半球腔120均为内部为球形的一部分的内空结构的实体。
36.在此实施例中，入射的脉冲光从入光孔进入光吸收腔和光反射腔内，会先抵至第二半球腔120的内表面，涂覆于第二半球腔120的内表面的光漫反射涂层121能够使入射光发生漫反射。然后，反射光会抵至第一半球腔110的内表面。涂覆于第一半球腔110的内表面的光吸收涂层111能够吸收反射光。朝向第二半球腔120的内表面设置的光电探测器130的光敏面能够接收反射光信号，并将光信号转换为电信号输出。需要指出的是，光漫反射涂层121所用材料为漫反涂料，漫反涂料为现有技术，在此不再赘述。光吸收涂层111所用材料为黑色吸光材料，如碳纳米管黑体等。光电探测器130的响应时间小于被测光脉冲信号的脉冲上升时间，光探测器为现有技术，其结构和工作原理在此不再赘述。相对在第一半球腔110和第二半球腔120的内表面均涂覆光漫反射涂层121的形式，使得照射在第一半球腔110的内表面的光线不会再反射回第二半球腔120的内表面，降低了入射光被多次反射的可能性，使得光线被反射次数基本一致，抵至光电探测器130的光敏面的耗时和强度基本相同，进而降低了波形发生畸变的可能性，不会使波形展宽，保证了脉冲光峰值探测器的输出信号波形与入射光波形一致，且幅度与入射光强度成线性关系，降低了采样误差，实现了对窄脉冲光进行精确采样的目的。
37.在本发明一些具体实施例中，入光孔设于第一半球腔110的中部。从设于第一半球腔110的中部的入光孔进入的光线基本会抵至第二半球腔120的内表面，相对将入光孔设置在第一半球腔110的边缘位置的形式，能够较为精准地控制入射光被反射的次数，进一步地提高了采样的精确度。
38.在本发明一些具体实施例中，脉冲光峰值探测器还包括凸透镜140，凸透镜140设于入光孔内，且光轴与入光孔的轴线共处同一直线。凸透镜140具有聚光的作用，通过控制凸透镜140的焦距，能够控制入射光的发散角，使入射光的光斑汇聚在第二壳体的内表面的中心区域，进而使入射光线只被反射一次，进一步地降低了波形发生畸变的可能性，从而进一步地提高了采样的精确度。值得注意的是，对于平行入射激光，由于发散角小，焦点处功率密度会超过漫反射材料的抗激光破坏阈值。为此，应避免光束焦点处于漫发射材料上，否
则可能造成漫反射材料被损伤。
39.在本发明另一些具体实施例中，脉冲光峰值探测器还包括凸透镜140，凸透镜140设于入光孔外，且位于第一半球腔的外部，且光轴与入光孔的轴线共处同一直线，能够保证入射光穿过凸透镜140后抵至光漫反射涂层121。
40.在本发明一些具体实施例中，第一半球腔110上开设有光接收孔，光接收孔为一个以上，绕入光孔的轴向均匀分布。相应的，光电探测器130也为一个以上，与光接收孔一一对应地固定于光接收孔内。具体到本实施例，光接收孔为4个，均开设于第一半球腔110的中部，绕入光孔的轴向均匀分布。光电探测器130为4个，能够对反射至第一半球腔110的内表面的4个位置的反射光信号进行采样，使得光电探测器130的输出信号的幅度既对入射光角度和入射光源的位置不敏感，又能够与入射光强度保持优良的线性关系。
41.参照图3和图4，在本发明一具体实施例中，脉冲光峰值探测器还包括连接筒150，连接筒150内壁涂覆有光漫反射涂层121，一端与第一半球腔110靠近第二半球腔120的一端连接，且连通；另一端与第二半球腔120靠近第一半球腔110的一端连接，且连通。连接筒150能够有效地反射射向连接筒150的内壁的入射光线，保证了光电探测器130接收到的光信号强度与入射光强度成线性关系。具体地，连接筒150的轴线长度为第一预设值，垂直于轴线的截面的直径为第二预设值。第一半球腔110的曲率半径为第三预设值，第二半球腔120的曲率半径为第四预设值，第三预设值和第四预设值均大于第二预设值。通过调整第二预设值来改变连接筒150垂直于轴线的截面的尺寸，以使脉冲光峰值探测器适用于对宽脉冲光进行采样测试。通过调整第一预设长度，能够改变入射光在脉冲光峰值探测器内发生反射的次数，降低波形发生展宽的可能性，并能够控制光电探测器130实际接收到的光信号的强度。具体地，第一预设值越小，脉冲展宽效果越弱，光电探测器130接收到的光信号的强度越高。第二预设值越小，压缩脉冲光峰值探测器横向体积的效果越明显。需要指出的是，当第三预设值和第四预设值无限大时，第一半球腔110和第二半球腔120均为板状结构，此时，脉冲光峰值探测器整体为两端封闭的圆筒结构。
42.在本发明一具体实施例中，连接筒150分别与第一半球腔110、第二半球腔120采用粘接方式连接，使得脉冲光峰值探测器的组装较为方便。第一半球腔室110，第二半球腔室120还是为球体的一半，或者大于，小于球体的一半，连接筒的横截面为圆形，且连接筒150上端与第二半球腔室的开口形状及大小一致，下端与第一半球腔室110的开口形状及大小一致。
43.在本发明另一具体实施例中，连接筒150分别与第一半球腔110、第二半球腔120直接卡接或采用卡扣方式连接，使得脉冲光峰值探测器的各个部件的拆卸更换和安装使用较为方便。
44.在本发明一具体实施例中，脉冲光峰值探测器还包括放大电路板160和加法电路板170。其中，放大电路板160为4个，均设于第一半球腔110远离第二半球腔120的一端，放大电路板可以根据实际产品的最终形态设置在合理的位置。每个放大电路板与4个光电探测器130一一对应连接。此处，需要说明的是，放大电路板160为现有技术，其结构和工作原理在此不在赘述。可选用增益可调整的放大电路，也可以选用增益不可调整的放大电路。4个放大电路板160的输入端与4个光电探测器130的输出端一一对应地电连接，能够接收来自光电探测器130的微弱的电信号，并将接收到的电信号放大到所需要的幅度值且与原输入
信号变化规律保持一致，即，进行不失真地放大。同时，能够有效地降噪。加法电路板170可以设于第二半球腔120远离第一半球腔110的一端，与第二半球腔120采用粘接方式连接；也可设置于第一半球腔110偏离光接收孔和入光孔的位置；加法电路板170输入端分别与4个放大电路板160的输出端连接。在加法电路板170上设有电信号输出接口171。加法电路将放大后的电信号求和后经电信号输出接口171输出。加法电路板170为现有技术，其结构和工作原理在此不再赘述。整体上，实现了对平行、发散、圆形、椭圆形以及长条状等具有多种空间和时间特性的脉冲光进行无畸变强度转换，能够对入射光的功率、峰值功率、能量、波形和光谱等参数进行精确采样。同时，有效地解决了光入射角度不同以及光源位置不同所造成的输出信号不一致性的问题，具有对入射光角度和光源位置不敏感的特点。而对于上升间较慢的脉冲光，由于照射到第二半球的内表面的光斑面积增大引起的脉冲展宽现象可以忽略。
45.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“一个具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
46.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其发明的构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。