CN110702384B - 激光器近场测试方法及测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光器特性测试领域，具体涉及一种激光器近场测试方法及测试系统，其中，方法包括：获取驱动电源的频率；其中，所述驱动电源用于驱动被测激光器发光；利用所述驱动电源的频率确定采集频率；接收所述被测激光器在目标点的近场光强数据；其中，所述近场光强数据是基于所述采集频率所采集到的；根据所述近场光强数据，计算所述被测激光器在所述目标点的光强。该方法可以保证待测激光器输出周期与采样周期一致且采样时激光器处于输出状态，从而保证了测试的准确性。

Description

激光器近场测试方法及测试系统

技术领域

本发明涉及激光器特性测试领域，具体涉及一种激光器近场测试方法及测试系统。

背景技术

激光器是当前通信、计算机、航天、医疗等领域中的关键器件，而激光器的优劣是由多种参数决定的，其中发光近场是一个重要参数。通过对激光器发光近场的测试，可以得到有源区均匀性，发光位置和电流扩展等信息。如果可以把发光近场和光谱对应的进行测试，可以了解模式随电流的变化情况。

其中，激光器的近场测试通常是采用狭缝后接功率计或光电探测器，通过激光器与狭缝的相对位置一定进行探测，以测得的功率判断近场光斑光强的强弱。即，激光器的近场测量也可以理解为测量光斑光强与位置的关系。常用的激光器主要分为连续波输出(CW)和准连续波输出(QCW)两种模式，对于QCW模式下的激光器，由于激光器非连续输出，在实际测试过程中难以保证激光器输出周期与采样周期的一致性，这将导致当待测激光器正对狭缝时激光器处于未输出状态，进而导致系统误判为非发光区，影响测试的准确性，若采用间断步进法，令激光器与狭缝相对移动，会增加测试时间以及测试的复杂度。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种激光器近场测试方法及测试系统，以解决测试不够准确的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种激光器近场测试方法，包括：

获取驱动电源的频率；其中，所述驱动电源用于驱动被测激光器发光；

利用所述驱动电源的频率确定采集频率；

接收所述被测激光器在目标点的近场光强数据；其中，所述近场光强数据是基于所述采集频率所采集到的；

根据所述近场光强数据，计算所述被测激光器在所述目标点的光强。

本发明实施例提供的激光器近场测试方法，通过利用驱动电源的频率确定采集频率，可以保证采集到的近场光强数据能有效反映出所述待测激光器近场的光信息且解决了当被测激光器处于未发光状态时，误判为非发光区的不利现象，进而提高了采集的精确性与准确性。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述根据所述近场光强数据，计算所述被测激光器在所述目标点的光强，通过如下步骤完成：

利用所述驱动电源的频率，确定数据采样周期；

基于所述采样周期对所述近场光强数据进行采样，以得到采样数据；

根据所述驱动电源的频率，对所述采样数据进行分析，以计算出所述被测激光器在所述目标点的光强。

本发明实施例提供的激光器近场测试方法，通过利用所述驱动电源的频率，确定数据采样周期，并基于所述采样周期对所述近场光强数据进行采样，保证了被测激光器输出周期与采样周期一致，从而保证了测试的准确性。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述驱动电源为脉冲电源；所述根据所述驱动电源的频率，对所述采样数据进行分析，以计算出所述被测激光器在所述目标点的光强，通过如下步骤完成：

获取所述脉冲电源的占空比；其中，所述占空比为被测激光器的已知特性；

基于所述占空比，从所述采样数据中提取预设比例的最高光强；其中，所述预设比例与所述占空比相同；

对提取出的预设比例的最高光强进行处理，得到所述被测激光器在所述目标点的光强。

本发明实施例提供的激光器近场测试方法，利用驱动电源的频率，确定脉冲电源的占空比，并提取采样数据中与占空比相同的预设比例的最高光强，减小了所述被测激光器非发光区数据的干扰，使得后续对提取出的预设比例的最高光强进行处理，得到所述被测激光器在所述目标点的光强更加准确。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述采集频率大于或等于所述驱动电源的频率的100倍；所述采样周期为所述驱动电源的脉冲周期的整数倍。

结合第一方面第一实施方式或第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，驱动所述被测激光器匀速移动至下一个目标点，以进行所述下一个目标点的光强的计算。

本发明实施例提供的激光器近场测试方法，通过利用被测激光器的驱动电源的频率，确定采集频率、采样周期和脉冲电源的占空比；并以所述采集频率采集所述被测激光器在目标点的近场光强数据，使得采集到的近场光强数据能有效反映出所述待测激光器近场的光信息且解决了当被测激光器处于未发光状态时，误判为非发光区的不利现象，进而保证采集的精确性与准确性；以所述采样周期对所述近场光强数据进行采样，保证了被测激光器输出周期与采样周期一致，从而保证了测试的准确性；基于所述占空比，从所述采样数据中提取与所述占空比相同的预设比例的最高光强，避免了所述被测激光器非发光区数据的干扰，使得后续对提取出的预设比例的最高光强进行处理，得到所述被测激光器在所述目标点的光强更加准确。

根据第二方面，本发明实施例还提供了一种激光器近场测试系统，包括：

被测激光器；

驱动电源，与所述被测激光器连接；所述驱动电源用于驱动所述被测激光器发光；

数据采集装置，用于采集所述被测激光器的近场光强数据；

处理器，与所述驱动电源连接；所述处理器用于获取所述驱动电源的频率，利用所述驱动电源的频率确定采集频率，接收所述数据采集装置基于所述采集频率所采集到的所述被测激光器在目标点的近场光强数据，并根据所述近场光强数据，计算所述被测激光器在所述目标点的光强。

本发明实施例提供的激光器近场测试系统，驱动电源与被测激光器相连，用于驱动被测激光器发光，通过数据采集装置采集所述被测激光器的近场光强数据；处理器与所述驱动电源相连，用于获取驱动电源的频率，并利用所述驱动电源的频率确定采集频率，接收所述数据采集装置基于所述采集频率所采集到的所述被测激光器在目标点的近场光强数据，并根据所述近场光强数据，计算所述被测激光器在所述目标点的光强。该系统使得采集到的近场光强数据能有效反映出所述待测激光器近场的光信息且解决了当被测激光器处于未发光状态时，误判为非发光区的不利现象，保证了被测激光器输出周期与采样周期一致，避免了所述被测激光器非发光区数据的干扰，从而保证了测试的准确性。

结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述数据采集装置包括：

狭缝；

光电探测器，用于将经所述狭缝射出的所述待测激光器的光信号转换成电信号；

数据采集卡，与所述光电探测器连接；其中，所述数据采集卡用于基于所述采集频率采集所述光电探测器输出的电信号，以得到所述近场光强数据。

本发明实施例提供的激光器近场测试系统，利用数据采集卡基于采集频率对光电探测器输出的电信号进行采集，以得到近场光强数据，其中，所述采集频率是根据驱动电源的频率确定的，可以保证采集到的近场光强数据能够有效反映被测激光器近场的光信息且解决了当被测激光器处于未发光状态时，误判为非发光区的不利现象，进而提高了采集的精确性与准确性。

结合第二方面第一实施方式，在第二方面第二实施方式中，所述数据采集装置还包括：

准直系统，所述准直系统设置在所述被测激光器的输出端与所述狭缝之间。

本发明实施例提供的激光器近场测试系统，通过准直系统将被测激光器发出的光进行准直，提高了所述被测激光器所发出激光方向的稳定性，减小了光束在传播过程中受温度影响所产生的漂移现象，从而使测试更加准确。

结合第二方面或第二方面第一实施方式、第二方面第二实施方式，在第二方面第三实施方式中，所述系统还包括：

导轨；所述被测激光器可滑动地设置在所述导轨上。

本发明实施例提供的激光器近场测试系统，通过导轨带动被测激光器移动，若采用被测激光器不动，准直系统与狭缝移动的话，会导致移动尺寸较大，造成无法弥补的误差，因此，选择所述导轨带动所述被测激光器移动。

结合第二方面第三实施方式，所述系统还包括：

驱动单元，所述驱动单元与所述处理器连接；所述处理器用于向所述驱动单元发送控制信号，以使得所述驱动单元驱动所述被测激光器在所述导轨上匀速移动。

本发明实施例提供的激光器近场测试系统，通过数据采集装置以采集频率对待测激光器的近场光强数据，其中，所述采集频率是利用所述被测激光器的驱动电源的频率得到的，使得采集到的所述近场光强数据能有效反映出所述待测激光器近场的光信息且解决了当被测激光器处于未发光状态时，误判为非发光区的不利现象，进而保证采集的精确性与准确性；通过处理器以采样周期对所述近场光强数据进行采样，以得到采样数据，并根据所述驱动电源的占空比，对所述采样数据进行分析，以得到所述被测激光器在目标点的光强，保证了被测激光器输出周期与采样周期一致，从而保证了测试的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的激光器近场测试方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的激光器近场测试方法的完整流程图；

图3是根据本发明实施例的激光器近场测试系统的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的激光器近场测试结果的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种激光器近场测试方法，图1是根据本发明实施例的激光器近场测试方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

S11，获取电源脉冲驱动频率。

测试开始前，根据被测激光器的重复频率，对驱动电源进行调节，使所述驱动电源的脉冲驱动频率与所述被测激光器适配。

S12，利用所述驱动电源的频率确定采集频率。

理论上，当采集频率大于或等于所述驱动电源的驱动频率的a*100倍，就能够得到目标点的等效数据，采集频率过低意味着被测激光器在输出状态下，采集到的数据过少，从而导致测试误差较大。因此，通常情况下，采用所述采集频率大于或等于所述驱动电源频率的a*1000倍，以确保测试的准确性，其中，a为所述被测激光器的占空比。

具体地，对于占空比为10％的激光器，所述采集频率大于或等于所述驱动电源频率的100倍。

S13，接收所述被测激光器在目标点的近场光强数据。

所述近场光强数据是在所述目标点，被测激光器近场光强信息经采集频率采集后得到的。

S14，根据所述近场光强数据，计算所述被测激光器在所述目标点的光强。

对所述近场光强数据，进行进一步计算得到所述被测激光器在所述目标点的光强。

本发明实施例提供的激光器近场测试方法，通过利用驱动电源的频率确定采集频率，可以保证采集到的近场光强数据能有效反映出所述待测激光器近场的光信息且解决了当被测激光器处于未发光状态时，误判为非发光区的不利现象，进而提高了采集的精确性与准确性。

图2是对上述S14的进一步描述，是根据本发明实施例的激光器近场测试方法的完整流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

S21，获取电源脉冲驱动频率。

具体地，可以参照上述S11，在此不做赘述。

S22，利用所述驱动电源的频率确定采集频率。

具体地，可以参照上述S12，在此不做赘述。

S23，接收所述被测激光器在目标点的近场光强数据。

具体地，可以参照上述S13，在此不做赘述。

S24，根据所述近场光强数据，计算所述被测激光器在所述目标点的光强。

具体地，可以通过如下步骤来完成：

S241，利用所述驱动电源的频率，确定数据采样周期。

保持采样频率与采集频率一致，使得所述数据采样周期为所述驱动电源的脉冲周期的整数倍，使得在单次采样时，采样周期足够长，从而避免了被测激光器与采样周期不一致，导致所述被测激光器有效区的近场光强数据遗漏的现象，保证了测试的准确性。

S242，基于所述采样周期对所述近场光强数据进行采样，以得到采样数据。

S243，根据所述驱动电源的频率，对所述采样数据进行分析，以计算出所述被测激光器在所述目标点的光强。

作为本实施例的一种可选实施方式，上述S243可以包括如下步骤：

(1)利用所述驱动电源的频率，确定所述电源的占空比。

其中，所述占空比是指在一个脉冲循环内，发光区时间相对于总时间所占的比例，其中，所述总时间为脉冲周期，因此，所述占空比也可认为是所述驱动电源的发光区所占时间与所述驱动电源的频率的乘积。

(2)基于所述占空比，从所述采样数据中提取预设比例的最高光强；其中，所述预设比例与所述占空比相同。

从所述采样数据中提取预设比例的最高光强，其中，所述预设比例与所述占空比相同，减小了杂散光等外界因素影响产生的其他光强信息的干扰，为后续的计算提供了基础和准确性。

(3)对提取出的预设比例的最高光强进行处理，得到所述被测激光器在所述目标点的光强。

对提取出来的预设比例的最高光强进行均值计算，得到所述被测激光器在所述目标点的光强。可选地，只要能得到所述被测激光器在目标点的光强，其他计算方式都可行。

可选地，所述激光器近场测试方法，还可以包括：驱动所述被测激光器匀速移动至下一个目标点，以进行所述下一个目标点的光强的计算。

具体地，当上述目标点的光强计算完毕后，驱动所述被测激光器匀速移动至下一个目标点，以进行所述下一个目标点的光强的计算，直至移动至被测激光器出光孔另一侧的边缘，该方法可以保证将待测激光器近场的所有光强信息都涵盖，提高了测试的准确性。

本发明实施例提供的激光器近场测试方法，通过利用所述驱动电源的频率，确定数据采样周期与占空比，并基于所述采样周期对所述近场光强数据进行采样，保证了被测激光器输出周期与采样周期一致，从而保证了测试的准确性；依照占空比，提取采样数据中与占空比相同的预设比例的最高光强，减小了所述被测激光器非发光区数据的干扰，使得后续对提取出的预设比例的最高光强进行处理，得到所述被测激光器在所述目标点的光强更加准确。

本发明实施例还提供了一种激光器近场测试系统，图3是根据本发明实施例的激光器近场测试系统的结构示意图，如图3所示，所述激光器近场测试系统包括：

被测激光器10、驱动电源20、数据采集装置30、处理器40。其中，所述驱动电源20与所述被测激光器10连接，用于驱动所述被测激光器10发光；所述数据采集装置30置于所述被测激光器10发光口之后，用于采集被测激光器10的近场光强数据；处理器40两端分别与数据采集装置30、驱动电源20连接，用于获取所述驱动电源20的频率，利用所述驱动电源20的频率确定采集频率，并将所述采集频率发送给数据采集装置30，接收所述数据采集装置30基于所述采集频率所采集到的被测激光器10在目标点的近场光强数据，并根据所述近场光强数据，计算所述被测激光器10在目标点的光强。

本发明实施例提供的激光器近场测试系统，通过处理器40利用驱动电源20的频率确定采集频率，并将所述采集频率发送给数据采集装置30，所述数据采集装置30基于所述采集频率进行采集，可以保证采集到的近场光强数据能有效反映出所述待测激光器近场的光信息且解决了当被测激光器处于未发光状态时，误判为非发光区的不利现象，进而提高了采集的精确性与准确性。

如图3所示，所述数据采集装置30还包括有：狭缝50，置于所述被测激光器10发光口之后；光电探测器60置于所述狭缝50之后，用于将经所述狭缝50射出的所述被测激光器10的光信号转换为电信号；数据采集卡70，与所述光电探测器60输出端连接，用于基于所述采集频率采集所述光电探测器60输出的电信号，以得到近场光强数据。

本发明实施例提供的近场光强测试系统，通过数据采集卡70基于所述采集频率采集所述光电探测器60输出的电信号，得到近场光强数据，其中，所述采集频率为利用所述驱动电源20的频率所确定，可以保证采集到的近场光强数据能有效反映出所述待测激光器近场的光信息且解决了当被测激光器处于未发光状态时，误判为非发光区的不利现象，进而提高了采集的精确性与准确性，为后续的处理提供了基础。

如图3所示，所述数据采集装置30还包括有准直系统80，所述准直系统80设置在所述被测激光器10与所述狭缝50之间，用于将所述被测激光器10发出的光进行准直，保证光束的方向性与稳定性，减小了因环境波动引起的不必要的漂移误差，使得测试更加准确。

如图3所示，所述激光器近场测试系统还包括导轨90，导轨90通过滑块固定设有激光器治具头，所述激光器治具头上设有被测激光器10。

如图3所示，所述激光近场测试系统还包括驱动单元100，所述驱动单元100分别与所述处理器40、所述导轨90连接；所述处理器40向所述驱动单元100发送控制信号，以使得所述驱动单元驱动所述被测激光器10在导轨90上匀速运动，其中，所述驱动单元可以是电机或其他驱动装置。

系统工作时，驱动电源20驱动被测激光器10发光，处理器40获取所述驱动电源20的驱动频率，并基于所述驱动频率确定采集频率，将所述采集频率发送给数据采集卡70，数据采集卡70以所述采集频率采集所述被测激光器10经准直系统80准直后通过狭缝50照射在光电探测器60接收面，光电探测器60将光信号转换后的电信号，以得到近场光强数据，并发送给处理器40，处理器40依照占空比计算出所述被测激光器10在目标点的光强；单次测试结束后，发送控制信号给驱动单元100，使其驱动被测激光器10在导轨90上匀速移动至下一个目标点，继续测试，直至移动至所述被测激光器10的另一侧的边缘时移动停止；处理器40绘出如图4所示的测试曲线。

本发明实施例提供的近场测试系统，通过处理器40利用驱动电源20的频率确定采集频率、采样周期和占空比，并将所述采集频率发送给数据采集装置30，所述数据采集装置30基于所述采集频率进行采集，以得到近场光强数据，可以保证采集到的近场光强数据能有效反映出所述待测激光器近场的光信息且解决了当被测激光器处于未发光状态时，误判为非发光区的不利现象，为后续的处理提供了基础，进而提高了采集的精确性与准确性；处理器40接收到所述近场光强数据后，以所述采样周期对所述近场光强数据进行采样，并依照占空比筛选出与占空比相同的预设比例的最高光强，并对所述最高光强进行均值计算得出所述被测激光器10在目标点的光强，保证了被测激光器输出周期与采样周期一致，避免了所述被测激光器非发光区数据的干扰，从而保证了测试的准确性。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种激光器近场测试方法，其特征在于，包括：

获取驱动电源的频率；其中，所述驱动电源用于驱动被测激光器发光；

利用所述驱动电源的频率确定采集频率；

接收所述被测激光器在目标点的近场光强数据；其中，所述近场光强数据是基于所述采集频率所采集到的；

根据所述近场光强数据，计算所述被测激光器在所述目标点的光强；

所述根据所述近场光强数据，计算所述被测激光器在所述目标点的光强，包括：

利用所述驱动电源的频率，确定数据采样周期；

基于所述数据 采样周期对所述近场光强数据进行采样，以得到采样数据；

根据所述驱动电源的频率，对所述采样数据进行分析，以计算出所述被测激光器在所述目标点的光强；

所述驱动电源为脉冲电源；所述根据所述驱动电源的频率，对所述采样数据进行分析，以计算出所述被测激光器在所述目标点的光强，包括：

利用所述驱动电源的频率，确定所述驱动 电源的占空比；

基于所述占空比，从所述采样数据中提取预设比例的最高光强；其中，所述预设比例与所述占空比相同；

对提取出的预设比例的最高光强进行处理，得到所述被测激光器在所述目标点的光强。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集频率大于或等于所述驱动电源的频率的100倍；所述数据 采样周期为所述驱动电源的脉冲周期的整数倍。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

驱动所述被测激光器匀速移动至下一个目标点，以进行所述下一个目标点的光强的计算。

4.一种激光器近场测试系统，其特征在于，包括：

被测激光器；

驱动电源，与所述被测激光器连接；所述驱动电源用于驱动所述被测激光器发光，所述驱动电源为脉冲电源；

数据采集装置，用于采集所述被测激光器的近场光强数据；

处理器，与所述驱动电源连接；所述处理器用于获取所述驱动电源的频率，利用所述驱动电源的频率确定采集频率，接收所述数据采集装置基于所述采集频率所采集到的所述被测激光器在目标点的近场光强数据，并根据所述近场光强数据，计算所述被测激光器在所述目标点的光强；

所述处理器还具体用于：

利用所述驱动电源的频率，确定数据采样周期；

基于所述数据 采样周期对所述近场光强数据进行采样，以得到采样数据；

利用所述驱动电源的频率，确定所述驱动 电源的占空比；

基于所述占空比，从所述采样数据中提取预设比例的最高光强；其中，所述预设比例与所述占空比相同；

对提取出的预设比例的最高光强进行处理，得到所述被测激光器在所述目标点的光强。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述数据采集装置，包括：

狭缝；

光电探测器，用于将经所述狭缝射出的所述被测激光器的光信号转换成电信号；

数据采集卡，与所述光电探测器连接；其中，所述数据采集卡用于基于所述采集频率采集所述光电探测器输出的电信号，以得到所述近场光强数据。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据采集装置，还包括：

准直系统，所述准直系统设置在所述被测激光器的输出端与所述狭缝之间。

7.根据权利要求4－6中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

导轨；所述被测激光器可滑动地设置在所述导轨上。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

驱动单元，所述驱动单元与所述处理器连接；所述处理器用于向所述驱动单元发送控制信号，以使得所述驱动单元驱动所述被测激光器在所述导轨上匀速移动。

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