[發明專利]脈沖閃光燈輻射光譜測量裝置和測量方法

無效

• 申請號: 201210004365.2
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102564592A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 劉建軍;李海兵;林文正;吳睿驊;邵若燕;梁海榮
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及脈沖閃光燈，特別是一種脈沖閃光燈輻射光譜測量裝置和測量方法。

背景技術

脈沖閃光燈以其高亮度、高色溫的特點而廣泛應用于照明、攝影、航海和激光等領域，尤其作為泵浦光源其光譜分布特性將直接影響激光器的總體效率，因此輻射光譜是脈沖閃光燈的一項重要指標。

脈沖閃光燈輻射光譜的測量是一項技術難度較高的工作，由于脈沖閃光燈輻射光譜具有光譜范圍寬、輻射功率高、峰值大（最高可達10⁸瓦量級）的特點，因此要求光譜儀的接受器和數據處理元件動態范圍大，線性區間寬，否則部分光譜會出現飽并導致光譜變形，從而不能得到正確的脈沖氙燈光譜。因此，測量脈沖閃光燈輻射光譜必須解決好以下技術問題：

(1)輻射光譜范圍寬

由于脈沖閃光輻射的光譜范圍寬（通常覆蓋從近紫外到近紅外的區域）,因此需要探測器具有較寬的響應范圍。

(2)光譜測試中的動態范圍大

脈沖閃光燈放電時輻射功率非常高，且峰值大，因此，要求光譜測量裝置的探測器和數據處理元件動態范圍大。此外，必須在探測器前級加入特定的輻射衰減裝置，采用寬光譜范圍的中性衰減技術，保證衰減后的光譜不失真。

（3）光譜采集的時間分辨能力

脈沖閃光燈的輻射閃光持續期通常在微秒至秒級范圍，在整個脈沖閃光過程中不同時刻的輻射光譜會有差別，因此希望光譜探測器具有較小門寬以獲得時間分辨能力較好的輻射光譜。

據報道，1986年，美國LLNL在研制NIF泵浦脈沖閃光氙燈時采用了一種光譜測量裝置，該裝置使用光譜響應范圍較寬（0.4~1.0μm）的硅光導管作為接收器，采用濾波片消除二級衍射光譜的影響，通過三次獨立閃光分段采集光譜后兩次接譜得到了分辨率1nm的脈沖閃光氙燈輻射光譜曲線。由于硅光導管無時間快門功能，該裝置依靠高速旋轉的馬達帶動配有狹縫的遮光轉輪形成機械快門，從而實現脈沖閃光氙燈輻射光譜的測量。

由于上述方案中機械快門門寬較大，通常在數十微秒以上，因此時間分辨能力較差。此外,由于輻射光譜為三次脈沖閃光后兩次接譜獲得,不同脈沖放電發次之間的不一致性和接譜次數會增加光譜數據的誤差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種脈沖閃光燈輻射光譜測量裝置和測量方法，該裝置和方法通過一次脈沖閃光采集后一次接譜可獲得脈沖閃光燈輻射光譜，而且具有光譜測量的時間分辨率較高的特點。

本發明的技術解決方案如下：

一種脈沖閃光燈輻射光譜測量裝置，包括待測脈沖閃光燈的插座，其特點在于由衰減系統、第一光譜儀、第二光譜儀、第一濾波系統、第二濾波系統、第一ICCD探測器、第二ICCD探測器、計算機、脈沖閃光氙燈電源和同步控制系統構成，其位置關系如下：在所述的脈沖閃光燈發出的光經衰減系統后形成的光束方向并列地設置第一光譜儀和第二光譜儀，在所述的第一光譜儀和第二光譜儀的入口分別設有第一濾波系統和第二濾波系統，在所述的第一光譜儀和第二光譜儀的出口分別配置第一ICCD探測器和第二ICCD探測器，該第一ICCD探測器和第二ICCD探測器的輸出端與計算機相連，該計算機的輸出端接同步控制系統的輸入端，該接脈沖閃光氙燈電源，該脈沖閃光氙燈電源一個輸出端接同步控制系統的輸入端，該同步控制系統的三個輸出端分別與脈沖閃光氙燈電源的同步控制端、第一ICCD探測器的同步控制端、第二ICCD探測器的同步控制端相連。

所述的衰減系統是光闌、中性密度衰減片或中性標準散射板。

所述的第一ICCD探測器和第二ICCD探測器是兩臺功能和型號相同的光譜分辨光譜儀，但所述的第一ICCD探測器的光譜響應范圍為近紫外至可見光中段，第二ICCD探測器的光譜響應范圍為可見光中段至近紅外波段，二者的光譜響應范圍可見光中段有重疊的波段交迭區域。

利用所述的脈沖閃光燈輻射光譜測量裝置進行脈沖閃光燈輻射光譜的測量方法，其特征在于該方法包括下列步驟：

①在所述的待測脈沖閃光燈的插座上插入待測脈沖閃光燈，開啟計算機，該計算機控制所述的第一ICCD探測器和第二ICCD探測器處于等待采集狀態；由計算機發送觸發指令至同步觸發控制系統，該同步觸發控制系統發送指令至脈沖閃光燈電源使脈沖閃光燈閃光，同時該同步觸發控制系統發送指令同步觸發所述的第一ICCD探測器和第二ICCD探測器使其同步采集數據，該第一ICCD探測器和第二ICCD探測器分別采集得到初始光譜數據A和初始數據B，并送所述的計算機；