[发明专利]一种利用IT-CCD测量脉冲激光重频的方法

说明书

技术领域

本发明属于一种激光脉冲参数测量方法，具体涉及一种用IT-CCD（行间转移面阵CCD）测量激光脉冲重复频率的方法。

背景技术

在激光脉冲参数测量中，激光的重复频率（即重频）通常以单元光电探测器结合示波器的方法进行测量。其原理是通过单元探测器的光电效应，将激光脉冲转化为电压脉冲，通过示波器检测电脉冲的重复频率。在该方法中，单元探测器的响应速度限制着所测重复频率的上限和激光脉宽，使得该方法难以用于窄脉冲和高重频的激光参数测量。

对于较低频率的激光脉冲可以用图像传感器来进行频率测量，其原理是利用图像传感器记录光斑数目，再根据图像传感器的帧频确定激光脉冲的重复频率。该方法所能测量的脉冲重复频率范围受限于图像传感器的帧频，使得难以用于高重频激光参数的测量。

发明内容

本发明提出了一种基于脉冲激光对IT-CCD干扰效应的激光重复频率测量方法，当一定重复频率的脉冲激光入射至对IT-CCD时，由于激光的干扰效应，会在IT-CCD的中心产生次光斑，次光斑类似于一条间隔均匀的间断直线，次光斑密集程度也就是在一定空间长度内次光斑单元的数量与脉冲激光的重复频率相关，从而提供了一种脉冲激光重复频率的测量新方法。

本发明的一种利用IT-CCD测量脉冲激光重频的方法，包括以下步骤：

[1]标定得到IT-CCD垂直转移驱动频率F_v；

[2]衰减被测量脉冲激光，并使之入射至IT-CCD光敏面；

[3]调节被测激光脉冲的强度，在确保IT-CCD器件不受损伤的前提下，使得IT-CCD收集势阱产生溢出信号，显示单元出现次光斑图像；

[4]保存次光斑图像，计算相邻次光斑单元的间距N，所述的间距以像素数表示；

[5]计算得到脉冲激光的重复频率f：

f=F_v/N，所述的IT-CCD为顺序扫描方式；

f=2F_v/N，所述的IT-CCD为隔行扫描方式。

一种利用IT-CCD测量脉冲激光重频的方法，包括以下步骤：

[1]标定得到IT-CCD的帧频F_f；

[2]衰减被测量脉冲激光强度，并使之入射至IT-CCD光敏面；

[3]调节被测激光脉冲的强度，在确保IT-CCD器件不受损伤的前提下，使得IT-CCD收集势阱产生溢出信号，显示单元上出现次光斑图像；

[4]保存次光斑图像，计算得到次光斑单元的数目n；

[5]计算得到脉冲激光重复频率f：

f=nF_f，所述的IT-CCD为顺序扫描方式；

f=2nF_f，所述的IT-CCD为隔行扫描方式。

上述利用IT-CCD测量脉冲激光重频的方法中，相邻次光斑单元的间距N的计算方法是：读取图像中次光斑所在列的灰度分布，根据m个完整脉冲所占的像素数M，计算得到相邻次光斑单元的间距N=M/m。

上述利用IT-CCD测量脉冲激光重频的方法中，次光斑单元数目计算公式为：n=h/l；其中h为次光斑图像的高度，l为相邻次光斑间距。

本发明具有以下的有益效果：

1、本发明提供了一种脉冲激光重频的新的测量方法，利用重复频率的的脉冲激光对IT-CCD的干扰效应，实现脉冲激光重复频率的测量，与其他方法相比，该测量方法可用于较高重复频率和较窄脉宽的激光参数测量。

2、本发明通过测量激光对IT-CCD的干扰效应产生的次光斑进行测量，通过计算次光斑密集程度，计算得到激光的重复频率，具有原理简单可靠的特点。

3、本发明通过计算次光斑单元的间距或单位长度内次光斑单元的数目来得到算次光斑密集程度，进而对激光的重复频率进行表征，为其激光参数测量提供了一种新的方案。

4、本发明通过设置IT-CCD的有效积分时间，实现了激光主光斑的消隐，使得显示单元上仅保留了次光斑信息，为次光斑参数计算提供了方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为IT-CCD在低重频激光辐照下的输出图像示意图；

图2为IT-CCD在高重频激光辐照下的输出图像示意图；

图3为IT-CCD的结构布局；

图4为IT-CCD信号转移动作的时序关系；

图5为次光斑产生机理示意图；