一種連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置，上位機分別與顯示器、FPGA模塊通信連接，F(xiàn)PGA模塊分別與模數(shù)轉換器、程控放大器通信連接，程控放大器分別與低通濾波器、差動放大器通信連接，低通濾波器與模數(shù)轉換器通信連接，差動放大器通過多芯同軸電纜中的兩根導線與太赫茲探測器線路連接，F(xiàn)PGA通過多芯同軸電纜中的其余導線與溫度傳感器、E2PROM線路連接。本發(fā)明降低了太赫茲探測器的制作工藝難度，避免了電路對太赫茲探測器輸出信號的影響，拓寬了工作溫度范圍，提高了太赫茲激光功率的測試準確度和靈敏度。
【專利說明】
一種連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及太赫茲激光功率測試領域，尤其涉及一種連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置。
【背景技術】
[0002]太赫茲量子級聯(lián)激光器、太赫茲返波管、太赫茲氣體激光器、太赫茲成像系統(tǒng)、太赫茲探測器等太赫茲儀器在研制和使用時，需要對太赫茲功率進行測試?，F(xiàn)有技術中常見的連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置的探測器的響應度分別是172mV/W、98mV/W，相對較低，不利于微弱連續(xù)太赫茲激光功率的測試?，F(xiàn)有技術中，有的對吸收材料SiC微粒和3M粉末的尺寸和混合比例有嚴格限制，制作工藝復雜。有的采用碳納米管陣列作為吸收材料，碳納米管陣列需要先在硅基底上進行生長，然后轉移到熱電偶上面；由于碳納米管質地松軟，稍微碰觸就會影響碳納米管的陣列排布，從而影響碳納米管的性能。而且碳納米管在轉移過程中，成品率較低，不利于工程化應用。另外，現(xiàn)有的連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置易受環(huán)境溫度的影響，主要在室溫條件下工作，而在環(huán)境溫度變化時，現(xiàn)有技術不能實現(xiàn)太赫茲激光功率的準確測試。
[0003]因此，現(xiàn)有技術有待于更進一步的改進和發(fā)展。

【發(fā)明內容】

[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置，以拓寬工作溫度范圍，降低工藝難度，提高測量準確度與靈敏度。
[0005 ]為解決上述技術問題，本發(fā)明方案包括:
[0006]—種連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置，包括功率探頭和數(shù)據(jù)處理電路，功率探頭與數(shù)據(jù)處理電路之間設置有多芯同軸電纜；功率探頭包含太赫茲探測器、溫度傳感器和E2PROM,數(shù)據(jù)處理電路包含上位機、顯示器、FPGA模塊、模數(shù)轉換器、程控放大器、低通濾波器、差動放大器;上位機分別與顯示器、FPGA模塊通信連接，F(xiàn)PGA模塊分別與模數(shù)轉換器、程控放大器通信連接，程控放大器分別與低通濾波器、差動放大器通信連接，低通濾波器與模數(shù)轉換器通信連接;多芯同軸電纜中的兩根導線與太赫茲探測器線路連接，太赫茲探測器通過上述兩根導線與差動放大器線路連接;多芯同軸電纜中的三根導線與溫度傳感器線路連接，溫度傳感器通過上述三根導線與FPGA模塊連接；多芯同軸電纜中的六根導線與E2PROM連接，E2PROM通過上述六根導線與FPGA模塊連接。
[0007]所述的連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置，其中，太赫茲探測器包括熱電偶，熱電偶的上表面與下表面上均設置有導熱膠，熱體積吸收型中性玻璃粘附在熱電偶的上表面，熱電偶的下表面粘附在熱沉上，熱電偶上設置有正電極與負電極，正電極、負電極分別與多芯同軸電纜中對應的導線相連接。
[0008]所述的連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置，其中，上述熱電偶由66對B1-Te熱電材料進行串聯(lián)構成。
[0009]所述的連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置，其中，上述低通濾波器是截止頻率為5Hz的低通濾波器。
[0010]所述的連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置，其中，上述的多芯同軸電纜中與太赫茲探測器連接的兩根導線外面有一層屏蔽層，多芯同軸電纜外面也有一層屏蔽層。
[0011]本發(fā)明提供的一種連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置，采用太赫茲探測器的兩個電極通過差動放大器實現(xiàn)模擬電壓輸出，避免了電路對太赫茲探測器輸出信號的影響，提高了太赫茲激光功率的測試準確度，差動放大器的輸出模擬電壓進入程控放大器，程控放大器可以對模擬電壓進行不同倍數(shù)的放大，使其達到模數(shù)轉換器的最佳工作電壓范圍；而且FPGA模塊根據(jù)測量的溫度值調取存儲在E2PROM相應的溫度補償系數(shù)，對測量的太赫茲激光功率進行溫度補償，提高了太赫茲激光功率測試裝置在不同溫度條件下的測量準確度，從而拓寬了太赫茲激光功率測試裝置的工作溫度，提高了測量準確度與靈敏度；多芯同軸電纜中與太赫茲探測器連接的導線設計有一層屏蔽層，用于消除溫度傳感器和E2PROM信號對熱電偶信號的電磁干擾。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明中連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置的結構示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明中太赫茲探測器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明提供了一種連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置，為使本發(fā)明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0015]本發(fā)明提供了一種連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置，如圖1所示的，包括功率探頭和數(shù)據(jù)處理電路，功率探頭與數(shù)據(jù)處理電路之間設置有多芯同軸電纜8;功率探頭包含太赫茲探測器9、溫度傳感器10和E2PROM 11，數(shù)據(jù)處理電路包含上位機1、顯示器2、FPGA模塊3、模數(shù)轉換器4、程控放大器5、低通濾波器6、差動放大器7;上位機I分別與顯示器2、FPGA模塊3通信連接，F(xiàn)PGA模塊3分別與模數(shù)轉換器4、程控放大器5通信連接，程控放大器5分別與低通濾波器6、差動放大器7通信連接，低通濾波器6與模數(shù)轉換器4通信連接;多芯同軸電纜8中的兩根導線與太赫茲探測器9線路連接，太赫茲探測器9通過上述兩根導線與差動放大器7線路連接;多芯同軸電纜8中的三根導線與溫度傳感器線10路連接，溫度傳感器10通過上述三根導線與FPGA模塊3連接;多芯同軸電纜8中的六根導線與E2PROM 11連接，E2PROM 11通過上述六根導線與FPGA模塊3連接。
[0016]在本發(fā)明的另一較佳實施例中，如圖2所示的，太赫茲探測器9包括熱電偶12，熱電偶12的上表面與下表面上均設置有導熱膠13，熱體積吸收型中性玻璃14粘附在熱電偶12的上表面，熱電偶12的下表面粘附在熱沉15上，熱電偶12上設置有正電極16與負電極17，正電極16、負電極17分別與多芯同軸電纜8中對應的導線相連接。而且上述熱電偶12由66對B1-Te熱電材料進行串聯(lián)構成。
[0017]上述低通濾波器6是截止頻率為5Hz的低通濾波器。
[0018]上述的多芯同軸電纜8中與太赫茲探測器9連接的兩根導線外面有一層屏蔽層，多芯同軸電纜8外面也有一層屏蔽層。
[0019]為了更進一步的描述本發(fā)明，以下列舉更為詳盡的實施例進行說明。
[0020]熱體積吸收型中性玻璃14通過導熱膠13粘結在熱電偶12—端，熱電偶12另一端通過導熱膠13粘結在熱沉15上面。熱電偶12具有正電極16和負電極17，兩個電極通過多芯同軸電纜8連接到差動放大器7，差動放大器7把正電極16和負電極17的信號轉換為電勢差，此電勢差即為太赫茲探測器9的輸出模擬電壓。太赫茲探測器9的兩個電極通過差動放大器7實現(xiàn)模擬電壓輸出，避免了電路對太赫茲探測器9輸出信號的影響，提高了太赫茲激光功率的測試準確度。差動放大器7的輸出模擬電壓進入程控放大器5，程控放大器5可以對模擬電壓進行不同倍數(shù)的放大，使其達到模數(shù)轉換器4的最佳工作電壓范圍。在實際使用時，程控放大器5的放大倍數(shù)命令由上位機I發(fā)送給FPGA模塊3，通過FPGA模塊3調節(jié)程控放大器5的放大倍數(shù)。程控放大器5的輸出模擬電壓進入低通濾波器6，通過設置低通濾波器6的截止頻率為5Hz，可以很好的濾除噪聲，提高信號的信噪比。低通濾波器6的輸出模擬電壓進入模數(shù)轉換器4，轉換為數(shù)字電壓，然后傳輸給FPGA模塊3，保存在FPGA模塊3的寄存器中，F(xiàn)PGA模塊3對數(shù)字電壓進行求和取平均運算，進一步去除噪聲，提高信號的信噪比。FPGA模塊3輸出的數(shù)字信號經上位機I之后，傳輸給顯示器2進行顯示。
[0021]溫度傳感器1通過多芯同軸電纜8與FPGA模塊3相連，上位機I給FPGA模塊3傳輸命令，用于控制溫度傳感器10的工作狀態(tài)。溫度傳感器10測量的溫度值通過多芯同軸電纜8傳輸給FPGA模塊3，F(xiàn)PGA模塊3根據(jù)測量的溫度值調取存儲在E2PROM 11相應的溫度補償系數(shù)，對測量的太赫茲激光功率進行溫度補償，提高了太赫茲激光功率測試裝置在不同溫度條件下的測量準確度，從而拓寬了太赫茲激光功率測試裝置的工作溫度。
[0022]多芯同軸電纜8含有11根導線，其中兩根導線與熱電偶12連接，三根導線與溫度傳感器10連接，六根導線與E2PROM 11連接。與熱電偶12連接的兩根導線外面設計有一層屏蔽層，能夠消除溫度傳感器10信號線對熱電偶12信號線的電磁干擾。多芯同軸電纜8也設計有一層屏蔽層，用于消除其它設備對多芯同軸電纜8的電磁干擾。
[0023]熱體積吸收型中性玻璃14是固體，不易變形，可以用手拿捏，在太赫茲探測器9制作時，直接放在涂有導熱膠13的熱電偶12上面即可，工藝簡單，有利于工程化應用。另外，熱體積吸收型中性玻璃14能夠吸收至少85 %的太赫茲激光，具有較高的光熱轉換率。本發(fā)明的熱電偶12采用66對B1-Te熱電材料進行串聯(lián)設計，提高了熱電轉換率。
[0024]通過采用具有較高光熱轉換率的熱體積吸收型中性玻璃14和較高熱電轉換率的熱電偶12，本發(fā)明提高了太赫茲探測器的響應度，使其在3.48THZ達到332mV/W。通過設計差動放大器7、截止頻率為5Hz的低通濾波器6，降低了電路對信號的影響，提高了信噪比。本發(fā)明通過提高太赫茲探測器9的響應度和電路中信號的信噪比，提升了連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置對微弱太赫茲激光功率的測試能力，即提高了本發(fā)明的靈敏度。
[0025]當然，以上說明僅僅為本發(fā)明的較佳實施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實施例，應當說明的是，任何熟悉本領域的技術人員在本說明書的教導下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實質范圍之內，理應受到本發(fā)明的保護。
【主權項】
1.一種連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置，其特征在于，包括功率探頭和數(shù)據(jù)處理電路，功率探頭與數(shù)據(jù)處理電路之間設置有多芯同軸電纜;功率探頭包含太赫茲探測器、溫度傳感器和E2PROM,數(shù)據(jù)處理電路包含上位機、顯示器、FPGA模塊、模數(shù)轉換器、程控放大器、低通濾波器、差動放大器;上位機分別與顯示器、FPGA模塊通信連接，F(xiàn)PGA模塊分別與模數(shù)轉換器、程控放大器通信連接，程控放大器分別與低通濾波器、差動放大器通信連接，低通濾波器與模數(shù)轉換器通信連接；多芯同軸電纜中的兩根導線與太赫茲探測器線路連接，太赫茲探測器通過上述兩根導線與差動放大器線路連接;多芯同軸電纜中的三根導線與溫度傳感器線路連接，溫度傳感器通過上述三根導線與FPGA模塊連接；多芯同軸電纜中的六根導線與E2PROM連接，E2PROM通過上述六根導線與FPGA模塊連接。2.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置，其特征在于，太赫茲探測器包括熱電偶，熱電偶的上表面與下表面上均設置有導熱膠，熱體積吸收型中性玻璃粘附在熱電偶的上表面，熱電偶的下表面粘附在熱沉上，熱電偶上設置有正電極與負電極，正電極、負電極分別與多芯同軸電纜中對應的導線相連接。3.根據(jù)權利要求2所述的連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置，其特征在于，上述熱電偶由66對B 1-Te熱電材料進行串聯(lián)構成。4.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置，其特征在于，上述低通濾波器是截止頻率為5Hz的低通濾波器。5.根據(jù)權利要求1所述的連續(xù)太赫茲激光功率測試裝置，其特征在于，上述的多芯同軸電纜中與太赫茲探測器連接的兩根導線外面有一層屏蔽層，多芯同軸電纜外面也有一層屏蔽層。
【文檔編號】G01J1/42GK105823555SQ201610330610
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】張鵬, 董杰, 韓順利, 吳寅初, 韓強
【申請人】中國電子科技集團公司第四十研究所, 中國電子科技集團公司第四十一研究所