激光功率计的设计报告Word格式.docx

激光功率计的设计报告Word格式.docx

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AD转换电路的功能为将电流由交流变为直流。

再后面是读数显示模块,我在此处整合到万用表,即用万用表来代替数显的部分。

三、设计电路图

根据实际应的激光功率计的电路框图可以找到适当的电子元件进行搭建实验，具体的元件选型和其功能如下图所示：

硅光电池BPＷ３4：

具有高光电探测率、比较大的光敏面积、高光电灵敏度,快速响应时间、体积小等特点。

（1）大辐射敏感区（A=７.5平方毫米）

（２）广角半灵敏度ϕ=±

65度

（3）高光敏感性

（４）响应时间短，能快速响应

（5）小结电容

（６）适用于可见光和近红外辐射

运算放大器CA314０:

常用的高输入阻抗运算放大器。

其为美国无线电公司研制开发的一种BiMOS高电压的运算放大器在一片集成芯片上，该CA31４０A和ＣA314０ＢiＭOＳ运算放大器功能保护ＭOSＦEＴ的栅极（PMOS上）中的晶体管输入电路提供非常高的输入阻抗,极低输入电流和高速性能。

操作电源电压从4V至36Ｖ（无论单或双电源）,它结合了压电PMOS晶体管工艺和高电压双授晶体管的优点.（互补对称金属氧化物半导体）卓越性能的运放。

数字万用表:

是电学实验室必备的一种测量仪器,内部有高精度的数模转化器和显示器,其特性足够我们搭建激光功率计性能的需要。

仿真电路图：

硅光电池BPW34光谱相应曲线：

CA３1４０引脚定义图

三、参数

上图实际上是一个Ｉ-V（电流-电压）转换器。

根据硅光电池的工作原理可知，在线性测量中光电池必须工作在短路状态下。

由理想运算放大器的特点可知：

图中光电池工作在短路状态下，Iｆ=Ip=Ｉsｃ=　φe（λ）　Sｅ（　λ）

Iｓｃ为光电池的短路电流　,

Ｉp为光电池的光生电流　,

Ｓｅ（λ）为光谱灵敏度,

φ（λ）为入射光功率。

运算放大器的输出可表示为:

（1）

关于数显部分的万用表：

制作mW级光功率计，必须考虑反馈电阻Rf的阻值选择。

已知硅光电池对于波长为6４０nｍ,入射功率1mW的光产生的电流为０.56773８ｍA。

若要要求入射光功率为1mW的情况下运算放大器的输出为1V,则根据式（１）可以计算得到反馈电阻的取值为1７61.３8Ω,因此用电压表测量I-V转换器的输出电压,就可以知道光的功率。

比如电压大小为2V时，对应的６40nm的光的功率为２mW。

制作Ｗ级光功率计,必须考虑反馈电阻Rf的阻值选择。

已知硅光电池对于波长为６４0ｎｍ,入射功率1W的光产生的电流为0.567７3８Ａ。

若要要求入射光功率为1W的情况下运算放大器的输出为１V,则根据式（１）可以计算得到反馈电阻的取值为1.7６１38Ω,　因此用电压表测量I-V转换器的输出电压,就可以知道光的功率。

比如电压大小为2V时,对应的６40nm的光的功率为２Ｗ。

下表为对应不同的波长应该选取的电阻值:

wav

S（λ）

Ｒf（Ｗ）

Ｒｆ（mＷ）

400．０58

0.04３2５2

23.１２06

２3１2０．６

4０９.９0３

0．０56６97

１７.6378

1763７.８

4１９.9１２

0.０75５23

13.2４1

１３２４1

429.92

0．09５０83

1０.5171

10517.1

439.927

0．１１５867

８.6305９

863０.59

45９．９43

0．1557２１

６.４2174

64２1.７4

469.95

0.１7７7２8

5.６２6５8

5626．５８

４7９.９57

０.２0１２02

４.97013

４９70．１3

４8９.964

0.２2１４9６

4.５1475

4514.75

499.97

０.246６82

4.0538

4053.8

５09．９7６

０．271624

３.68156

３681.56

５2０．147

0．2９６566

3.3７１93

３3７1.9３

5２９.９89

０.321508

3.11034

3110.3４

539．９96

0.34２291

2．９214９

29２1.49

560.00９

０.390４6３

2．56１06

25６1.０6

57０.０1６

0.4１39３７

２．４１583

２４１５．８３

58０.024

0.4339８7

2.３０4２2

2304.22

590．0３

0.457４６1

2.1８598

２1８5.9８

６00.０3７

０.480６9

２.0８0３4

2０8０.34

610.０44

０.5０３４３1

1．９86３7

19８6.37

６２０.0５1

0.５2641６

1．89964

189９.6４

6３0.059

０．5４5242

1.８3405

1834.05

6４0.0６6

0．５6773８

１.761３8

176１.38

65９．91７

0.609794

１．639９

1639.9

6６9．924

0.６３05７７

1.58585

1585.85

67９．９3２

0.6513６1

1.５３525

1535.２５

6８９.９39

0．672633

1．48669

1486.69

699.947

0.693417

1.4421３

１442.1３

709.956

０.７090６3

1.4１031

1410.3１

7１9．９63

0.7３0825

１.36832

１368．3２

729.９７1

０.750８75

１.3３178

1３31.78

７39．9７９

0．769946

1．２9８79

129８．７９

759.997

０.80417４

1.2４３51

124３．51

770.005

0.82324５

1.2１471

1２１４．71

78０.０13

０.840３59

1.189９７

1189.97

7９０.022

0.8５7473

１.１６622

116６.2２

８00.03２

0．8７1６５2

１.14725

1147.２5

８１0.０4

0．88９255

1.1２45４

１1２4.54

820.0５

0．9０2７

1.10779

１107.7９

83０.06

0.9１785７

1.08９49

1089.4９

840.０69

0.９32２8

1．07264

1０72．6４

86０.09

0.９55７４5

１．04６3

1046.3

８7０.101

0．9667４4

1.０３44

1０34.4

880.11２

０.97749８

１.02302

10２3.０2

889.96

0.984８28

１．0154１

10１5.41

899.971

0.99313５

1.０0６91

1００６.9１

90９.985

0.9９６３06

１.003７1

1０03.71

919.99８

0.9984９９

1.001５

1００1．5

930.01４

０.９96２88

1．00373

１０03.73

9４0.029

０.９928５４

1.007２

１007.2

96０.０6９

0.95７１2１

1.0４48

１０４4．８

970．096

０．92164３

1.０8５0２

1０8５．０2

9７９.958

0.88２984

１．13２52

1１32.52

９89.99

０.８30871

１．2０３56

1203.56

999.858

０.7７５0８9

１.29０17

1290.17

1００9.89

0.72004

1.38881

138８.8１

1019．９3

0.６5４7１８

1.5２738

152７.38

1０29.９6

0.5845０3

1.71086

1７1０.8６

10４0

0.5０9886

1.96122

１９61.22

１06０.07

0.3９８566

２.5089９

２５０8．99

１０６0.08

0．３606５

２.7７277

2７72.７7

1０70．12

0．２86766

3.48716

3487.16

1079．9９

0．２21444

4．51581

4５15.８1

1090.02

０.17１28８

5.83812

583８.1２

１０99．８8

0．1441２6

6．9３8３7

693８.３7

四、报告总结

老师，这门课我对通过的信心真不大,考试考得太差了,说实话这门课我没有好好学,考试是临时突击的,不管老师您给不给我通过,这份报告我是尽我目前的能力认真地完成的，虽然我不太会使用单片机来解决数显部分，但是我觉得万用表可以解决现成的问题。

同时希望老师给我通过,不能呢我只好重修争取刷个好分数因为准备申请去台湾读书。

我听同学对您评价挺高的，真后悔没有好好学。

春季快乐，阖家幸福。