[发明专利]一种探测器探头、光功率计以及光功率测量方法

权利要求书

1.一种探测器探头，其特征在于，包括探头壳体(1)、光电池模块(2)和余弦校正器(3)，光电池模块(2)设置在探头壳体(1)内，光电池模块(2)包括电路板(22)和分别设置在电路板(22)上下两侧的受光面光电池(21)和背光面光电池(23)，受光面光电池(21)和背光面光电池(23)的输出端均与电路板连接，电路板(22)上设置有输出线(24)，余弦校正器(3)设置在受光面光电池(21)上方。

2.根据权利要求1所述的一种探测器探头，其特征在于，受光面光电池(21)和背光面光电池(23)完全相同，且受光面光电池(21)的受光面朝上，背光面光电池(23)的受光面朝下。

3.根据权利要求1所述的一种探测器探头，其特征在于，受光面光电池(21)和背光面光电池(23)为硅光电池、硫化镉光电池或红外光电池。

4.一种包含权利要求1所述的探测器探头的光功率计，其特征在于，包括探测器和功率计主机两大模块，探测器包括依次连接的探测器探头、差分I/V转换模块、A/D转换模块、CPU及接口转换电路；功率计主机包括与主板CPU连接的键盘、显示屏、温度压力采集模块、电源模块以及第二接口转换电路，第一接口转换电路的输出端与第二接口转换电路的输入端连接，主板CPU内部存储有其光功率计探测器的经过校准的光谱响应度数据库和若干个已知光源经过校正的特征波长参数，以及计算光功率、光功率密度、光量子数密度的公式。

5.根据权利要求4所述的一种光功率计，其特征在于，差分I/V转换模块用于将电流信号转换为电压信号，它由一个共模信号输入的差分放大电路来实现，用两个相对独立的对称I/V转换放大电路做差分处理完成，两个I/V转换放大电路由探测器探头内的受光面光电池和背光面光电池的输出电流信号分别作为输入源；

A/D转换模块用于将经过差分I/V转换模块得到的电压模拟量信号转换成数字信号；

CPU用于控制整个探测器的采样、A/D转换模块及接口转换电路的动作；

主板CPU用于接收数据收集、运算以及指令输出，具体为接收第二接口转换电路和温度压力采集模块的数字信号，接收键盘的输入参数及选择指令并执行，运算结束后将运算结果输出至显示屏；

键盘作为输入模块用来完成参数设置、显示界面、工作模式选择及指令输入等功能；

显示屏作为人机交互式的输出界面，用于接收CPU传递的指令及信号，并将相应的数值显示出来，展示整个光功率计的数据输出；

温度压力采集模块用来实时采集工作环境的温度及压力，并将采集到的信息传递至主板CPU；

电源模块采用可充电锂电池，用于为整个光功率计提供工作电流。

6.根据权利要求4所述的一种光功率计，其特征在于，主板CPU中内置的计算公式包括：

光量子数密度(mmol/cm²/h)＝3.009365×10^-5×光功率密度(mW/cm²)×λ(nm)；

上式中：K＝1/R，R为光谱响应度，3.009365×10^-5为换算系数、λ为待测光源特征波长。

7.根据权利要求4所述的一种光功率计，其特征在于，探测器探头前端设置有滤光片、准直器或光纤转换器中的一种或多种。

8.根据权利要求4所述的一种光功率计，其特征在于，探测器和功率计主机采用分体式设计，探测器为光电式探测器或光热式探测器。

9.一种利用权利要求4所述的光功率计进行光功率测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对光功率计整机初始化，然后进行待测光源特征波长的设定，通过键盘输入待测光源的通用波长，如果待测光源是光功率计系统内置的已知特征波长的光源，则可以直接通过键盘按键选择对应光源选项，参数设定完成后，主板CPU会根据设置好的特征波长内部的光谱响应度数据库中匹配，得出该待测光源在其特征波长下的光谱响应度R并计算出相应的光功率修正系数K，K＝1/R；

步骤2、用探测器检测待测光源，光源发出的光经过余弦校正器(3)衰减后射入受光面光电池(21)，受光面光电池(21)将光信号转化为电流信号，电流信号经过I/V转换放大电路做差分处理，对电流信号进行校正并将电流信号转换为电压信号，电压信号经过A/D转换模块后转化为数字信号并传递至CPU，CPU将数字信号传递至第一接口转换电路，第一接口转换电路将数字信号增强后通过通信协议传递至第二接口转换电路，由第二接口转换电路将信号传递至主板CPU，主板CPU根据键盘输入的指令，通过内置的公式和数据进行计算，然后通过显示屏显示测量和计算的结果。