中波红外激光功率稳定系统实现

摘要

传统的光电检测系统由光电探测器、前置放大电路和数据采集控制电路等组成，光电探测器在系统中发挥着信息转换和传递的重要作用。光电探测器的主要性能参数包括积分灵敏度、光谱灵敏度、频率灵敏度、量子效率、归一化探测度和噪声等效功率等。随着材料学科的发展和半导体工艺的进步，光电检测系统中所用的探测器指标日益提升，这也给光电探测器的定标提出了新的技术指标。在光电探测器的定标中，光源光束质量和标准探测器的性能是决定定标质量的两个关键因素。新形势下，低温辐射计的出现给探测器定标提供了全新的途径。由于低温辐射计优异的性能，在使用低温辐射计搭建的系统时，需要有性能良好的标准光源与之配合才能实现高精准的定标测量。低温辐射计是一种利用低温超导技术实现电定标的绝对辐射计，广泛应用于中波红外探测器的各类性能参数的定标。随着低温辐射计给中波红外探测器绝对光谱响应度的定标带来的新冲击，计量实验对中波红外激光器输出光功率稳定性提出了新的要求。目前，国内对中波红外激光器输出功率高稳定度的研究成果尚不能满足低温辐射计对光源的要求。
　　本文主要针对中红外波段计量应用领域需求，设计了高稳定度的中波红外激光功率稳定系统。首先描述了该课题的研究意义和目的，之后对激光功率稳定外部调制方法进行了详细的论述，分析了声光调制原理，在此基础上，设计了配套控制电路，实现对中波红外激光器的输出光强进行实时调节，来达到输出光功率稳定的目的。最后，本文列举了稳定后的输出激光功率测量数据，将实验前后激光器的输出功率数据进行了对比，详细的分析了系统中的噪声来源和抑制方法。经过该系统稳定的3391nm激光器的输出功率稳定度达到了万分之八以内，能很好的满足该波段的计量使用。

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第一章 绪论

1.1课题研究意义与目的

1.2红外激光功率稳定技术发展状况

1.3本文研究内容

第二章 激光功率外部调制方法与原理

2.1激光器输出功率调制方法

2.2声光调制原理与实现

2.3声光调制器

2.4本章小结

第三章 光电探测与系统硬件电路设计

3.1系统基本组成

3.2光电检测电路设计

3.3数据采集与控制电路设计

3.4功率显示与微调电路

3.5系统供电

3.6本章小结

第四章 实验数据与误差分析

4.1实验数据分析

4.2误差分析

4.3系统改进的几点建议

4.4本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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