【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电模拟器特性参数测试，具体涉及一种光电模拟器特性参数测试装置及方法。
技术介绍
1、随着光电技术的迅猛发展，光电模拟器已经具备了越来越成熟的技术，并已经达到规模化产出的水平，在训练中得到了广泛的应用，取得了明显的成效。光电模拟器在使用一段时间后存在一定概率的接收灵敏度下降，指示状态不准确等问题，定期校准可有效保证其高效正常使用。该类模拟器使用量较大，最佳解决方案是现场校准，避免返厂校准时耗费大量的时间和人力，因此光电模拟器的特性参数校准技术受到越来越广泛的关注。目前，国内已经解决了光电基本参数的校准测试，但针对光电模拟器的特性参数的现场校准还没有成熟的方案，尚需解决。
2、光电模拟器的核心是发射端的激光发射器和接收端的光电探测器，基本工作原理是：经过编码的激光发射器发射人眼不可见激光，编码激光包含各类有效信息；光电探测器接收到激光后进行强度反演和信息解码，通过与数据库信息比较判定最终效果。
3、光电模拟器系统中激光发射器通常为半导体激光器，根据规范要求，输出波长为980nm±10nm，脉宽2μs~3μs，调制频率48khz±0.15%，光电接收器工作波长范围980nm±20nm。因光电模拟器系统设计规则不统一，部分单位研制的早期产品工作在940nm、1064nm波长附近，与规范要求不符，产品需进行改进适应新的要求。当前光电模拟器的校准、测试技术还不够完备，各单位建立了适应自己需求的室内校准装置，主要用于产品出厂和改进测试，大多没有开展现场校准技术研究。光电模拟器系统需开展误码率、探测灵敏度
4、误码率即码元差错率，它是指接收端接收到的错误码元数在传送的总码元数中所占的比例，也可以称之为码元在传输系统中被传错的概率。在通信系统中，信号是沿着相应的信道从发送端到达接收端。这些信道有的是模拟信道，有的是数字信道。在模拟信道中，发送端和接收端通常需要调制器和解调器来对传输的信号实现数字信号及模拟信号之间的相互变换。在信号转换及传输过程中必然会发生信号的变化和衰减，使信号判决失误而产生误码。在数字信道中，也会由于码元同步、码间串扰等原因而产生误码。因此，在进行信息传递时，通信系统中通信信道的可靠性问题受到人们的广泛关注。对数据传输设备通信信道质量进行检测时，误码率是评价其工作性能好坏的一个主要指标。误码率的高低直接决定通信信道是否可用。误码率测试仪可以对光通信、通信接入网等系统进行相应的验收及维护，它是向被测试通道发送自身产生的序列，然后在接收端将接收的数据和本地数据进行比较而得到通道的误码率。其过程包括测试序列生成、误码比对及统计等。
5、探测灵敏度作为光电模拟器激光探测的一个重要指标，其物理意义是，探测器接收到的最小光功率，高灵敏度意味着探测系统可以分辨更加微弱的光脉冲信号，例如，在脉冲激光测距系统中，探测目标产生的回波经过大气衰减、背景光干扰以及探测系统自身热噪声的影响会大大降低探测灵敏度，所以为了增加探测距离，除了增加激光器的发射功率外，还需要抑制各类噪声，同时将微弱光信号从噪声中提取出来，这就需要提出一种高灵敏度脉冲探测系统的设计方案，从而满足探测距离、探测精度等指标。
6、现有的针对光电模拟器探测灵敏度的技术方案，一般采用激光器配套激光衰减片的组合方式。激光探测设备的光学组件主要由前向截止滤光片和视场光栏组成，探测窗口一般比较大，而实际有效通光孔径为光电探测器光敏面直径，直径一般不到1mm，因此检测激光探测灵敏度的测试激光功率稳定性和能量密度分布均匀性是决定检测准确性的主要因素。而一般激光器的基模激光主光斑能量分布为准高斯分布，光斑能量随机起伏较大，分布不均匀，能量密度分布起伏约5倍左右，对激光探测灵敏度的测量会产生数倍的随机偏差，不能定量的准确测定灵敏度最小值，对灵敏度的动态范围更是很难标定。另外，国内外针对误码率的测试方案通常采用正交调制产生抖动信号的方式，但误码率测试设备通常都存在着通道速率低、响应速度慢、输出信号码型模式单一等缺点。所有这些因素均给光电模拟器探测灵敏度及误码率的测量精度和响应速度带来了一定的影响，不能得到准确的测量结果。
7、现有技术方案主要有以下不足：1、测量精度低。激光探测设备的光学组件无法满足探测需求，激光光斑能量随机起伏表达，导致激光探测灵敏度随机偏差大，计算不准确，影响最终测量精度。2、环境适应性较差。目前的光电模拟器测量设备没有温控模块，当前的技术方案均未对探测器和激光模块进行控温设计，导致系统的环境适应性差。3、目前的测试方案数据冗余率高，占用较多计算资源，导致响应速度慢。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种光电模拟器特性参数测试装置及方法。
2、本专利技术解决其技术问题采用的技术方案如下：一种光电模拟器特性参数测试装置，包括：激光发射模块、光电探测模块和控制计算机，激光发射模块和光电探测模块分别与控制计算机信号连接；激光发射模块包括：激光器和激光编码控制系统，激光器与激光编码控制系统连接，激光编码控制系统按照规定的编码序列对激光信号进行编码，激光器采用主振荡功率放大方式实现980nm激光稳定输出；光电探测模块包括：单电子探测器和激光解码测量系统，单电子探测器将接收到的编码激光信号或重频激光信号转换为超窄电脉冲信号，激光解码测量系统处理探测器脉冲电流信号得到对应光功率密度的电压信号。
3、进一步，激光发射模块还包括：第一光学组件，第一光学组件位于激光器发射端的后方，激光器将具有高光束质量的种子信号光和泵浦光通过第一光学组件耦合进双包层光纤进行放大，实现特定波长激光的稳定输出；光电探测模块还包括：第二光学组件，第二光学组件位于单电子探测器的接收端前侧，第二光学组件将接收到的激光编码信号和激光重频信号汇聚传输到单电子探测器上。
4、进一步，第一光学组件包括：扩束器和第一光阑，扩束器的输入端靠近激光器，第一光阑位于扩束器的输出端一侧；第二光学组件包括：积分球和第二光阑，积分球的光入射口对准光电探测模块的入光孔布置，第二光阑位于积分球和单电子探测器之间。
5、进一步，激光发射模块置于第一屏蔽笼内，光电探测模块置于第二屏蔽笼内。
6、进一步，激光发射模块内置第一温控模块，光电探测模块内置第二温控模块。
7、进一步，控制计算机内置主控程序模块和激光编码数据库，主控程序模块和激光编码数据库信号连接。
8、进一步，控制计算机用于系统的控制及数据采集处理，采用步进卷积，将输入压缩成一个潜在空间的向量。
9、光电模拟器特性参数测试方法，应用到上述光电模拟器特性参数测试装置，包括步骤：
10、s1、打开光电模拟器特性参数测试装置及待测设备至指定状态；
11、s2、调节光轴，输出连接主控计算机；
12、s3、采集数据并计算探测功率；
13、s4、计算探测灵敏度指标，探测灵敏度指标包括但不限于功率密度；
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【技术保护点】
1.一种光电模拟器特性参数测试装置，其特征在于，包括：激光发射模块（1）、光电探测模块（2）和控制计算机（3），激光发射模块（1）和光电探测模块（2）分别与控制计算机（3）信号连接；激光发射模块（1）包括：激光器（101）和激光编码控制系统（106），激光器（101）与激光编码控制系统（106）连接，激光编码控制系统（106）按照规定的编码序列对激光信号进行编码，激光器（101）采用主振荡功率放大方式实现980nm激光稳定输出；光电探测模块（2）包括：单电子探测器（203）和激光解码测量系统（206），单电子探测器（203）将接收到的编码激光信号或重频激光信号转换为超窄电脉冲信号，激光解码测量系统（206）处理探测器脉冲电流信号得到对应光功率密度的电压信号。
2.根据权利要求1所述的光电模拟器特性参数测试装置，其特征在于，激光发射模块（1）还包括：第一光学组件（107），第一光学组件（107）位于激光器（101）发射端的后方，激光器（101）将具有高光束质量的种子信号光和泵浦光通过第一光学组件（107）耦合进双包层光纤进行放大，实现特定波长激光的稳定输出；光电探测模块
3.根据权利要求2所述的光电模拟器特性参数测试装置，其特征在于，第一光学组件（107）包括：扩束器（102）和第一光阑（103），扩束器（102）的输入端靠近激光器（101），第一光阑（103）位于扩束器（102）的输出端一侧；第二光学组件（207）包括：积分球（201）和第二光阑（202），积分球（201）的光入射口对准光电探测模块（2）的入光孔布置，第二光阑（202）位于积分球（201）和单电子探测器（203）之间。
4.根据权利要求3所述的光电模拟器特性参数测试装置，其特征在于，激光发射模块（1）置于第一屏蔽笼（104）内，光电探测模块（2）置于第二屏蔽笼（204）内。
5.根据权利要求1-4任一所述的光电模拟器特性参数测试装置，其特征在于，激光发射模块（1）内置第一温控模块（105），光电探测模块（2）内置第二温控模块（205）。
6.根据权利要求5任一所述的光电模拟器特性参数测试装置，其特征在于，控制计算机（3）内置主控程序模块（301）和激光编码数据库（302），主控程序模块（301）和激光编码数据库（302）信号连接。
7.根据权利要求5任一所述的光电模拟器特性参数测试装置，其特征在于，控制计算机（3）用于系统的控制及数据采集处理，采用步进卷积，将输入压缩成一个潜在空间的向量。
8.光电模拟器特性参数测试方法，其特征在于，包括步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种光电模拟器特性参数测试装置，其特征在于，包括：激光发射模块（1）、光电探测模块（2）和控制计算机（3），激光发射模块（1）和光电探测模块（2）分别与控制计算机（3）信号连接；激光发射模块（1）包括：激光器（101）和激光编码控制系统（106），激光器（101）与激光编码控制系统（106）连接，激光编码控制系统（106）按照规定的编码序列对激光信号进行编码，激光器（101）采用主振荡功率放大方式实现980nm激光稳定输出；光电探测模块（2）包括：单电子探测器（203）和激光解码测量系统（206），单电子探测器（203）将接收到的编码激光信号或重频激光信号转换为超窄电脉冲信号，激光解码测量系统（206）处理探测器脉冲电流信号得到对应光功率密度的电压信号。
2.根据权利要求1所述的光电模拟器特性参数测试装置，其特征在于，激光发射模块（1）还包括：第一光学组件（107），第一光学组件（107）位于激光器（101）发射端的后方，激光器（101）将具有高光束质量的种子信号光和泵浦光通过第一光学组件（107）耦合进双包层光纤进行放大，实现特定波长激光的稳定输出；光电探测模块（2）还包括：第二光学组件（207），第二光学组件（207）位于单电子探测器（203）的接收端前侧，第二光学组件（207）将接收到的激光编码信号和激光重频信号汇聚传输到单电子探测器（203）上。
3.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：尚福洲，刘红波，刘长明，沈荣仁，张鹏举，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：
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