光电探测器及光电管脉宽可控的测量装置及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光技术领域，尤其涉及光电探测器及光电管脉宽可控的测量装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]光电管是光电二极管的简称，其p-n结在光照下产生光生载流子，并在偏置电压下形成电流信号，电阻Rl两端电压幅值Vl及随时间变化反应了光信号强弱及随时间的变化规律。PIN光电管为雪崩二极管，它可以实现纳秒甚至亚皮秒的响应速度，其结电容大小决定了光电管的响应时间，结电容越小响应越快，反之响应越慢，当利用PIN光电管接受激光脉冲信号时，只有光电管响应时间小于(快于)激光脉冲变化时间时，通过光电管得到的电脉冲脉宽才是真实的激光脉冲脉宽，否则电脉冲脉宽要宽于真实的激光脉冲宽度。
[0003]通常在激光器系统中，将发射的激光脉冲信号能量取出很小的一部分，用光电管接收作为发射激光脉冲的主波信号，用来作为系统的同步控制信号为系统内其他设备提供同步时序信号使用，主波信号的脉宽和幅值主要根据系统其它硬件的需要及相应速度能力而定，不必要真实反映激光脉冲的宽度，对于皮秒脉宽的激光器系统，采用PIN-Silicon光电管通常实现的主波信号脉宽为几个纳秒(>lns，<5ns)、幅值?I伏，如若想实现主波信号脉宽在10—30ns、幅值大于2伏的皮秒激光器系统，需要设计特殊的高频信号放大电路才能实现。
【发明内容】
[0004]针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供光电探测器及光电管脉宽可控的测量装置及其使用方法。
[0005]为实现上述目的，本发明提供一种InGaAs光电探测器，包括:光电二极管、电阻RL、电阻R1、电容Cl，其中光电二极管、电阻Rl、电阻Ri串联，电容Ci并联于光电二极管、电阻Rl的串接部分。
[0006]作为本发明进一步改进，电阻Rl其电阻值为:1.8 K Ω、电阻R1其电阻值为:I K Ω、电容Cl电容值为:0.lyF。
[0007]—种光电管脉宽可控的测量装置，所述InGaAs光电探测器与示波器连接，示波器与所述InGaAs光电探测器的电阻Rl并联，所述光电管方设有第一反射镜与第二反射镜，所述光电管与直流稳压电源连接；
[0008]所述第一反射镜前方设有激光腔；
[0009]所述光电管为InGaAs材料的PIN光电管；
[0010]所述第一反射镜与所述第二反射镜均向外倾斜45°设置。
[0011]作为本发明进一步改进，所述直流稳压电源输出设置为3.3V。
[0012]作为本发明进一步改进，所述激光腔输出的激光束参数为:脉冲重复频率1kHz，激光脉冲宽度500ps，平均功率1W，波长1064nm。
[0013]作为本发明进一步改进，所述第一反射镜后透过的光功率为15mW。
[0014]作为本发明进一步改进，所述第一反射镜的法线与光线的夹角，使透过光功率达到 25ml
[0015]—种光电管脉宽可控的测量装置的使用方法，该方法包括以下步骤:
[0016]步骤1:激光腔输出脉冲重复频率1kHz，激光脉冲宽度500ps，平均功率1W，波长1064nm的激光束；
[0017]步骤2:激光束照射到第一反射镜，透过来的光进入到光电管，光电管将光转换成电信号并传给示波器，示波器用于显示电信号及测量。
[0018]作为本发明进一步改进，光电管的供电电压可以在3-12V之间变动，脉冲幅值随电压增高而增高。
[0019]作为本发明进一步改进，在步骤2中:第一反射镜法线与光线的夹角在45±2°，第一反射镜透过来的光功率为15mW，此时示波器上显示波形未改变；
[0020]调整第一反射镜法线与光线的夹角，使透过光功率达到25mW，此时示波器上显示波形为畸变；
[0021]微调第一反射镜法线与光线的夹角，示波器显示的波形脉宽满足所需宽度。
[0022]本发明的有益效果为:不需要增加复杂的高频放大电路即可实现较宽脉宽和高幅值的主波信号输出；主波脉宽可在1—30ns可调，幅值在2-12V之间可调。
【附图说明】
[0023]图1为本发明的一种InGaAs光电探测器的结构示意图；
[0024]图2为本发明的一种光电管脉宽可控的测量装置的结构示意图；
[0025]图3为本发明的一种光电管脉宽可控的测量装置的使用方法流程图。
[0026]图中:1、激光腔;2、第一反射镜；3、第二反射镜;4、光电管；5、直流稳压电源;6、不波器。
【具体实施方式】
[0027]如图1所不，本发明实施例的一种InGaAs光电探测器，包括:光电二极管、电阻Rl、电阻R1、电容Cl，其中光电二极管、电阻Rl、电阻Ri串联，电容Ci并联于光电二极管、电阻Rl的串接部分。电阻Rl其电阻值为:1.8K Ω、电阻R1其电阻值为:I K Ω、电容&电容值为:0.lyF。
[0028]如图2所示，本发明实施例的一种光电管脉宽可控的测量装置，包括:光电管4，光电管4与不波器6连接，光电管4前方设有第一反射镜2与第二反射镜3，光电管4与直流稳压电源5连接。第一反射镜2前方设有激光腔I。光电管4为InGaAs材料的PIN光电管。第一反射镜2与第二反射镜3均向外倾斜45°设置。直流稳压电源5输出设置为3.3V。激光腔I输出的激光束参数为:脉冲重复频率10kHz，激光脉冲宽度500ps，平均功率1W，波长1064nm。第一反射镜2后透过的光功率为15mW。第一反射镜2的法线与光线的夹角，使透过光功率达到25mW。
[0029]如图3所示，本发明实施例的一种光电管脉宽可控的测量装置的使用方法，该方法包括以下步骤:
[0030]步骤1:激光腔输出脉冲重复频率1kHz，激光脉冲宽度500ps，平均功率1W，波长1064nm的激光束；
[0031]步骤2:激光束照射到第一反射镜，透过来的光进入到光电管，光电管将光转换成电信号并传给示波器，示波器用于显示电信号及测量。第一反射镜法线与光线的夹角在45±2°，第一反射镜透过来的光功率为15mW，此时示波器上显示波形未改变。调整第一反射镜法线与光线的夹角，使透过光功率达到25mW，此时示波器上显示波形为畸变;微调第一反射镜法线与光线的夹角，示波器显示的波形脉宽满足所需宽度。
[0032 ]具体使用时:激光腔I用来产生皮秒脉宽的激光脉冲;第一反射镜2用来将激光腔I输出的大部分激光光束反射到第二反射镜3，小部分激光束作为主波信号通过第一反射镜2透过并照射进光电管4。第二反射镜3用来将激光束反射后作为激光器的激光光束输出。光电管4采用InGaAs材料的PIN光电管，并按电路焊接光电管。直流电源5为可调直流稳压源，电压输出范围从3—12V可调;示波器7连接，用来观测主波信号及脉宽测量。
[0033]转动第一反射镜2的角度，当示波器6上的波形形状改变后，此位置作为第一反射镜2的固定位置，此时主波信号的脉宽(半高宽)从两个多纳秒变为十几个纳秒宽度;幅值由不到I伏变为3伏。
[0034]在第一反射镜2的固定位置上，微调第一反射镜2法线与入射光束的夹角，可实现主波脉宽的可调输出，输出范围在1—30ns之间。
[0035]调节直流稳压电源5的输出电压，可实现主波信号幅值的可调输出，输出范围在2-12V之间。不需要增加复杂的高频放大电路即可实现较宽脉宽和高幅值的主波信号输出；主波脉宽可在10—30ns可调，幅值在2-12V之间可调。
[0036]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种InGaAs光电探测器，其特征在于，包括:光电二极管、电阻Rl、电阻R1、电容Cl，其中光电二极管、电阻Rl、电阻Ri串联，电容&并联于光电二极管、电阻Rl的串接部分。2.根据权利要求1所述的InGaAs光电探测器，其特征在于，包括: 电阻Rl其电阻值为:1.8K Ω、电阻R1其电阻值为:1 K Ω、电容Cl电容值为:0.lyF。3.—种光电管脉宽可控的测量装置，其特征在于，包括:权利要求1所述的InGaAs光电探测器(4); 所述InGaAs光电探测器(4)与示波器(6)连接，示波器(6)与所述InGaAs光电探测器(4)的电阻见并联，所述光电管(4)前方设有第一反射镜(2)与第二反射镜(3)，所述光电管(4)与直流稳压电源(5)连接； 所述第一反射镜(2)前方设有激光腔(I); 所述光电管(4)为InGaAs材料的PIN光电管； 所述第一反射镜(2)与所述第二反射镜(3)均向外倾斜45°设置。4.根据权利要求3所述的光电管脉宽可控的测量装置，其特征在于:所述直流稳压电源(5)输出设置为3.3乂。5.根据权利要求3所述的光电管脉宽可控的测量装置，其特征在于:所述激光腔(I)输出的激光束参数为:脉冲重复频率10kHz，激光脉冲宽度500ps，平均功率1W，波长1064nm。6.根据权利要求3所述的光电管脉宽可控的测量装置，其特征在于:所述第一反射镜(2)后透过的光功率为15mW。7.根据权利要求3所述的光电管脉宽可控的测量装置，其特征在于:所述第一反射镜(2)的法线与光线的夹角，使透过光功率达到25mW。8.—种如权利要求3-7任一项所述的光电管脉宽可控的测量装置的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤1:激光腔输出脉冲重复频率10kHz，激光脉冲宽度500ps，平均功率1W，波长1064nm的激光束； 步骤2:激光束照射到第一反射镜，透过来的光进入到光电管，光电管将光转换成电信号并传给示波器，示波器用于显示电信号及测量。9.根据权利要求8所述的光电管脉宽可控的测量装置的使用方法，其特征在于:光电管的供电电压可以在3-12V之间变动，脉冲幅值随电压增高而增高。10.根据权利要求8所述的光电管脉宽可控的测量装置的使用方法，其特征在于: 在步骤2中:第一反射镜法线与光线的夹角在45±2°，第一反射镜透过来的光功率为15mW，此时示波器上显示波形未改变； 调整第一反射镜法线与光线的夹角，使透过光功率达到25mW，此时示波器上显示波形为畸变； 微调第一反射镜法线与光线的夹角，示波器显示的波形脉宽满足所需宽度。
【专利摘要】本发明涉及一种光电管脉宽可控的测量装置，包括：光电管，所述光电管与示波器连接，所述光电管前方设有第一反射镜与第二反射镜，所述光电管与直流稳压电源连接；所述第一反射镜前方设有激光腔；所述光电管为InGaAs材料的PIN光电管；所述第一反射镜与所述第二反射镜均向外倾斜45°设置。本发明的有益效果为：不需要增加复杂的高频放大电路即可实现较宽脉宽和高幅值的主波信号输出；主波脉宽可在10—30ns可调，幅值在2-12V之间可调。
【IPC分类】G01J1/00, G05F1/46, H01L25/00, G01R13/00, G01R29/02
【公开号】CN105652100
【申请号】
【发明人】陈檬, 郝哲哲, 李港, 边晓薇, 禹伶洁
【申请人】北京工业大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年2月18日