基于InGaAS-PIN光電探測器的光功率計(jì)設(shè)計(jì)中期報(bào)告

基于InGaAS-PIN光電探測器的光功率計(jì)設(shè)計(jì)中期報(bào)告一、項(xiàng)目介紹InGaAS材料作為一種紅外材料，具有優(yōu)異的電學(xué)、物理性能，特別適合制作探測器。InGaAs-PIN探測器是一種高性能探測器，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光通信、醫(yī)學(xué)診斷、計(jì)量領(lǐng)域等。本項(xiàng)目將設(shè)計(jì)一種基于InGaAS-PIN探測器的光功率計(jì)，用于測量光功率的大小，有望應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室的光測量、光通信等領(lǐng)域。二、設(shè)計(jì)方案該光功率計(jì)采用的InGaAS-PIN探測器具有以下特點(diǎn)：1.響應(yīng)波長范圍寬，從900nm到1700nm；2.光電轉(zhuǎn)換效率高，可達(dá)到70%以上；3.聲電轉(zhuǎn)換速度快，高達(dá)10Gbps以上；4.對(duì)環(huán)境光干擾小，表現(xiàn)穩(wěn)定。根據(jù)探測器的特點(diǎn)，本項(xiàng)目的光功率計(jì)設(shè)計(jì)方案如下：1.光學(xué)部分：光源使用可調(diào)節(jié)的激光器發(fā)出波長在900nm到1700nm之間的光，這些光經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡和分束器件后，分別照射在InGaAS-PIN探測器和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)光電二極管上，用來計(jì)算探測器的量化效率。2.探測部分：InGaAS-PIN探測器接收光信號(hào)并將信號(hào)電流放大，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路后輸出電壓信號(hào)，我們將測量輸出電壓信號(hào)的大小來計(jì)算光功率。3.信號(hào)處理：將探測器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大、整形、AD轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波和數(shù)值計(jì)算后，即可得到光功率的大小。三、進(jìn)行的工作1.探測器的特性測試：利用測試設(shè)備對(duì)InGaAS-PIN探測器進(jìn)行了響應(yīng)波長、響應(yīng)速度、量子效率等測試，并對(duì)測試結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析；2.設(shè)計(jì)光學(xué)部分和信號(hào)處理部分的電路方案，包括激光器的選擇、分束器和準(zhǔn)直透鏡的規(guī)格，以及探測器的前置放大電路、信號(hào)整形電路、AD轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字濾波器和計(jì)算器等電路；3.制作并調(diào)試電路原型，使用可調(diào)節(jié)的激光器模擬實(shí)際的光源，對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化，評(píng)估電路的穩(wěn)定性和測量精度；4.進(jìn)行軟件開發(fā)：基于單片機(jī)和C語言，編寫控制程序和計(jì)算程序，實(shí)現(xiàn)光功率計(jì)設(shè)備的控制和測量功能；5.進(jìn)行性能測試：使用標(biāo)準(zhǔn)光源對(duì)光功率計(jì)進(jìn)行性能測試，并分析測試結(jié)果，對(duì)光功率計(jì)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，進(jìn)一步提高測量精度。四、存在的問題及解決方案1.光學(xué)器件的選擇：需要選取合適的準(zhǔn)直透鏡和分束器件，確保光線能夠準(zhǔn)確照射到探測器上。選擇時(shí)需要考慮波長范圍、衰減系數(shù)、反射系數(shù)、價(jià)格等因素；2.信號(hào)處理電路噪聲較大：在信號(hào)處理電路中，注意增加濾波器以去除電路中的噪聲信號(hào)；3.控制程序的穩(wěn)定性：控制程序在測量時(shí)需要保證運(yùn)行穩(wěn)定，要注意處理異常情況。五、計(jì)劃進(jìn)度1.在下一階段內(nèi)，我們將完成光功率計(jì)部分電路的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試，進(jìn)行性能測試；2.在中期答辯前，我們計(jì)劃完成光功率計(jì)的整機(jī)裝配和初步調(diào)試，初步驗(yàn)證光功率計(jì)的測量精