CN107748006A - 一种无脉冲展宽积分球探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种无脉冲展宽积分球探测器，该积分球探测器由入光孔、由前半球壳、后半球壳、高漫反涂层、吸光涂层、光电传感器、前置电路、加法电路和信号输出接口组成。采用该结构的积分球探测器可以对脉冲宽度为纳秒级以下的窄脉冲、大发散角激光进行衰减和匀化，并可保持原始脉冲波形不变，从而达到对大发散角、窄脉冲激光光束的有效收集、接收，获得与入射光参数成线性比例关系的信号的目的。该积分球探测器可用于对入射激光功率/能量衰减，实现激光功率、峰值功率、能量、波形和光谱参数的精确采样测量，也可用于其它需要保持原波形特性的光强度控制。

Description

一种无脉冲展宽积分球探测器

技术领域

本发明涉及一种无脉冲展宽积分球探测器，可用于激光相对探测器的入射角不敏感条件下对入射激光功率/能量的衰减，实现激光功率、峰值功率、能量、波形和光谱参数的精确采样测量，也可用于其它需要保持原波形特性的光强度控制。属于光电检测领域。

背景技术

在光电检测应用中，由于被测光信号发散角大、脉冲宽度窄，对光信号接收和线性采样提出了较高要求。常规的面探测器由于接收口径有限无法实现大发散角光束全口径接收。普通的积分球虽然具有角度不敏感特性，但在窄脉冲光应用时会造成波形严重展宽，导致取样信号与入射光信号的非线性，从而引入非常大的测试误差，给激光参数精确测试带来困难。

发明内容

本发明需要解决的问题在于，针对现有技术的不足提供一种新型的无脉冲展宽积分球探测器。使用该无脉冲展宽积分球探测器可以满足平行、发散、圆形、椭圆、长条，以及连续、脉冲等具有多种空间和时间特性光辐射的无畸变强度变换，以满足高精度光辐射参数测试的需要。

本发明所需要解决的技术问题，是通过一下技术途径实现的：

一种无脉冲展宽积分球探测器，由入光孔1、前半球壳2、后半球壳3、高漫反涂层4、吸光涂层5、光电传感器6、前置电路7、加法电路8和信号输出接口9组成。可满足入射光在积分球内有选择性地反射和吸收。由于进入传感器6的光在球壳内仅经过了一次高反射率界面反射，因此彻底避免了因入射光被多次高反射率界面反射造成的波形展宽。为了解决只有单次反射光可能造成的输出信号对入射光角度敏感问题，采用在前半球壳设置多个对称设置的光电传感器，经前置电路处理后再做相加处理的方法，有效减小了该球探测器对入射光角度的敏感度。

后半球壳3内表面涂有高漫反涂层4；前半球壳2内表面涂有吸光涂层5。两个半球组合成为一个整球壳，分别用于对入射激光的漫反射和对来自高反后半球3壳激光的全吸收。2个或2个以上的光电传感器6对称安装在从位于前半球壳2上的入光孔1进入的光不能直接照射的区域，且光电传感器6的光敏面垂直于积分球中心。每个光电传感器6的信号经独立的前置电路7输出，进入加法电路8的输入端。加法电路将所有光电传感器6的信号求和后经输出接口9输出，作为后续信号处理电路的输入。从而实现平行、发散、圆形、椭圆、长条，以及连续、脉冲等具有多种空间和时间特性光辐射的无畸变强度变换，以满足高精度光辐射参数测试的需要。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1和图2为本发明的无脉冲展宽积分球探测器实施例一的结构示意图，其中图1为主视图，图2为右视图；

图3和图4为本发明的无脉冲展宽积分球探测器实施例二的结构示意图，其中图3为主视图，图4为右视图；；

附图标记：

1-入光孔； 2-前半球壳； 3-后半球壳； 4-高漫反涂层；

5-吸光涂层； 6-光电传感器； 7-前置电路； 8-加法电路；

9-信号输出接口。

具体实施方案

本发明的无脉冲展宽积分球探测器实施例一的结构参见图1和图2。该积分球探测器包括入光孔1、前半球壳2、后半球壳3、高漫反涂层4、吸光涂层5、光电传感器6、前置电路7、加法电路8和信号输出接口9。该积分球探测器后半球壳3内表面涂有高漫反涂层4；前半球壳2内表面涂有吸光涂层5。两个半球组合成为一个整球壳，分别用于对入射激光的漫反射和对来自高反后半球壳3激光的全吸收。2个或2个以上的光电传感器6对称安装在从前半球壳2上的入光孔1进入的光不能直接照射的区域，且光电传感器6的光敏面垂直于积分球中心。每个光电传感器6的信号经独立的前置电路7输出，进入加法电路8输入端。加法电路8将所有光电传感器6的信号求和后经输出接口9输出，作为后续信号处理电路的输入。从而实现平行、发散、圆形、椭圆、长条，以及连续、脉冲等具有多种空间和时间特性光辐射的无畸变强度变换。从图1和图2中可以看到该无脉冲展宽积分球探测器的组合关系。

实施例一：

普通的积分球在窄脉冲光应用时，由于光线在积分球内表面经多次反射后进入光电传感器，经不同反射次数的光线进入光电传感器的时间和强度均不同，造成波形被严重展宽，导致取样信号与入射光信号的非线性，从而引入非常大的测试误差，给激光参数精确测试带来困难。

本发明实施例一提供一种购物脉冲展宽积分球探测器，包括入光孔1、前半球壳2、后半球壳3、高漫反涂层4、吸光涂层5、设置在前半上的2个处于对称位置的光电传感器6、前置电路7、加法电路8和信号输出接口9。

使用本发明实施例一提供的无脉冲展宽积分球探测器可以有效克服脉冲展宽问题。与普通的积分球探测器两个半球壳内都涂有高反漫射涂层不同，本发明实施例一的后半球壳3内涂为高漫反射涂层，前半球壳2内涂为吸收涂层，使照射到前半球壳2的光线不会再反射回到后半球壳3。位于前半球壳2上的光电传感器6只能接收到后半球壳3上的第一次反射光.从而有效避免了由于光电传感器6接收到在球壳内多次反射的光造成的输出信号脉冲展宽现象。为了减小该无脉冲展宽积分球探测器对光束入射角的敏感度，采用2个对称设置的光电传感器6，并对其信号进行求和处理，从而可有效改善入射光角度不同造成的该无脉冲展宽积分球探测器输出信号不一致性，其结构如图1和图2所示。

实施例二：

本发明实施例一提供一种购物脉冲展宽积分球探测器，包括入光孔1、前半球壳2、后半球壳3、高漫反涂层4、吸光涂层5、设置在前半上的4个处于对称位置的光电传感器6、前置电路7、加法电路8和信号输出接口9。

使用本发明实施例二提供的无脉冲展宽积分球探测器可以有效克服脉冲展宽问题。与普通的积分球探测器两个半球壳内都涂有高反漫射涂层不同，本发明实施例一的后半球壳3内涂为高漫反射涂层，前半球壳2内涂为吸收涂层，使照射到前半球壳2的光线不会再反射回到后半球壳3。位于前半球壳2上的光电传感器6只能接收到后半球壳3上的第一次反射光.从而有效避免了由于光电传感器6接收到在球壳内多次反射的光造成的输出信号脉冲展宽现象。为了进一步减小该无脉冲展宽积分球探测器对光束入射角的敏感度，采用4个对称设置的光电传感器6，并对其信号进行求和处理，从而可有效减小入射光角度不同造成的该无脉冲展宽积分球探测器输出信号不一致性，其结构如图3和图4所示。对称设置的光电传感器6的数量越多，由于入射光角度不同造成的该无脉冲展宽积分球探测器输出信号不一致性越小。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围中。

Claims (5)

1.一种无脉冲展宽积分球探测器，由入光孔1、前半球壳2、后半球壳3、高漫反涂层4、吸光涂层5、光电传感器6、前置电路7、加法电路8和信号输出接口9组成。其特征在于前后半球壳内分别涂有吸光材料和高漫反射率材料。可满足入射光在积分球内有选择性地反射和吸收，避免因入射光被多次高反射率界面反射造成的波形展宽。

2.根据权利要求1所述的无脉冲展宽积分球探测器，其特征在于：所述后半球壳3面对入光口1，内表面涂有高率漫反涂层4；前半球壳2背对入光口1，内表面涂有吸光涂层5。分别用于对入射激光的反射和对来自具有高反特性的后半球3内表面激光的全吸收。

3.根据权利要求1所述的无脉冲展宽积分球探测器，其特征在于：所述前半球2上对称设置有多个光电传感器6，对积分球上多个位置的光信号进行采样探测，光电传感器6的数量至少2个。

4.根据权利要求1所述的无脉冲展宽积分球探测器，其特征在于：所述每一个光电传感器6后均设有增益可调的前置电路7，以控制高灵敏度探测时的噪声水平和信号幅度。

5.根据权利要求1所述的无脉冲展宽积分球探测器，其特征在于：采用加法电路8对所述各独立的光电传感器6和前置电路7的输出信号进行加法运算和适当的放大处理后，并通过接口8输出。从而使积分球探测器的输出信号幅度对入射光角度变化不敏感。对称设置的光电传感器6和前置电路7组成的功能模块数量越多，这种不敏感性能越好。