專利名稱：基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)領(lǐng)域，涉及一種基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置及測量方法。
背景技術(shù)：
高功率激光系統(tǒng)的特點是激光的功率高、能量大、傳輸過程中需要大量的光學(xué)元件。由于激光的功率高、能量大，在激光的傳輸以及實驗過程中就容易對光學(xué)元件造成損傷，特別是關(guān)鍵位置上的光學(xué)元件，損傷的光學(xué)元件對傳輸經(jīng)過的激光光束質(zhì)量會產(chǎn)生較大的影響，例如激光近場、激光波前等激光參數(shù)。為了完成對裝置中此類關(guān)鍵元件的監(jiān)視以及元件損壞程度的測量，就需要在激光參數(shù)測量系統(tǒng)加入對此種情況的監(jiān)視測量光路。由于CCD等光電探測器靶面尺寸的限制，難以一發(fā)次完成損傷光學(xué)元件的全口徑監(jiān)視測量，因此就需要大靶面的膠片來完成光學(xué)元件的損傷檢測。激光裝置中所涉及的波長有三種近紅外光、可見光和紫外光。膠片在不同的波長處其感光靈敏度以及對激光光強的響應(yīng)范圍也是有差異的。由于膠片對激光光強的響應(yīng)范圍是未知的，因此在裝置進(jìn)行物理實驗的過程中，在同等的激光功率和能量下需要進(jìn)行多個發(fā)次的物理實驗以便更換膠片光路中不同衰減倍率的衰減片來適應(yīng)膠片的最佳響應(yīng)值，這一過程對裝置的實驗成本以及時間的利用等都是不經(jīng)濟(jì)的。因此，通過膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置提前完成膠片的激光光強響應(yīng)范圍測試，找到膠片的最佳響應(yīng)區(qū)域，在激光裝置進(jìn)行物理試驗時即可提前匹配好膠片光路激光光強衰減片的衰減倍率，實驗一發(fā)完成對目標(biāo)光學(xué)元件的損傷測試。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置，此裝置可以對膠片的激光光強響應(yīng)范圍進(jìn)行測試，以便提前匹配好膠片測量光路激光光強衰減片的衰減倍率完成可對目標(biāo)光學(xué)元件的損傷測試。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明提供了一種基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置，其特殊之處在于所述基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置包括暗室、激光器、快門裝置、積分球、膠片暗盒以及功率計；所述快門裝置以及積分球依次設(shè)置在激光器的出射光路上；所述積分球包括第一出口以及第二出口 ；所述第一出口設(shè)置有膠片暗盒；所述第二出口電性連接功率計；所述激光器、快門裝置、積分球以及膠片暗盒共同處于暗室中。上述第一出口以及第二出口的形狀和大小都是相同的。上述基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置還包括示波器；所述示波器與功率計電性連接。上述基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置還包括設(shè)置在激光器與快門裝置之間的固定衰減片。
一種基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置的測量方法，其特殊之處在于所述測量方法包括以下步驟I)搭建膠片的測試光路；2)通過功率計監(jiān)視激光器的輸出強度，記錄功率計的讀數(shù)和激光器的輸出強度讀數(shù)，將記錄結(jié)果繪成激光輸出強度與功率計讀數(shù)分布圖，根據(jù)分布圖確定接近線性分布的區(qū)域，利用此區(qū)域進(jìn)行膠片的測試；3)控制膠片暗盒對膠片進(jìn)行曝光；4)通過快門裝置控制膠片的曝光時間，同時在功率計上進(jìn)行讀數(shù)，在示波器上記錄脈沖波形個數(shù)；5)對同一款膠片分別進(jìn)行不同時間的曝光，測試膠片的感應(yīng)范圍；6)對同一款膠片在同一環(huán)境條件下進(jìn)行顯影處理，通過比對顯影后的膠片清晰度，確定膠片的感應(yīng)范圍以及最佳感應(yīng)曝光量。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明通過膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置提前完成膠片的激光光強響應(yīng)范圍測試，找到膠片的最佳響應(yīng)區(qū)域，在激光裝置進(jìn)行物理試驗時即可提前匹配好膠片光路激光光強衰減片的衰減倍率，實驗一發(fā)完成對目標(biāo)光學(xué)元件的損傷測試。


圖I是本發(fā)明所提供測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；其中I-暗室；2_激光器；3_快門裝置；4_積分球；5_功率計；6_膠片暗盒；7_示波器；8-線纜轉(zhuǎn)接法蘭。
具體實施例方式參見圖I，本發(fā)明提供了一種基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置，該裝置包括暗室I、激光器2、固定衰減片、快門裝置3、積分球4、功率計5、示波器7、待測膠片、膠片暗盒6幾部分組成。固定衰減片、快門裝置3以及積分球4依次設(shè)置在激光器I的出射光路上；積分球4包括第一出口以及第二出口 ；第一出口設(shè)置有膠片暗盒6，待測膠片設(shè)置在膠片暗盒內(nèi)部；第二出口電性連接功率計5 ;示波器7與功率計5電性連接；激光器I、快門裝置3、積分球4以及膠片暗盒6共同處于暗室中。本發(fā)明中的快門裝置3可采用現(xiàn)有技術(shù)中的任何一種快門裝置。用于連接功率計5和第二出口的電線在穿過暗室時，采用線纜轉(zhuǎn)接法蘭8進(jìn)行轉(zhuǎn)接。本發(fā)明的工作過程是為避免膠片曝光，整個裝置需要放置在暗室I里進(jìn)行操作；積分球4可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計，例如積分球的大小、開口形狀、開口大小和開口位置等。從激光器I出射的激光經(jīng)過固定衰減片的衰減后到達(dá)快門裝置3，通過快門裝置3控制膠片的曝光時間。入射的激光經(jīng)過快門后進(jìn)入積分球4，激光在積分球4內(nèi)部經(jīng)過多次的漫反射將激光束進(jìn)行勻化，以便從積分球4出口出射的光為均勻的光束，這樣入射到膠片上的光束即為均勻光束，積分球4的另一個出口連接功率計5探頭，對積分球4出口出射的激光功率進(jìn)行測量。將功率計5和示波器7連接，通過示波器7上顯示的脈沖波形來記錄快門的、曝光時間(曝光次數(shù))。對應(yīng)每一張曝光的膠片，記錄下功率計5的讀數(shù)(功率計5的讀數(shù)為快門開合一次的讀數(shù))和示波器上7出現(xiàn)的脈沖波形個數(shù)。由于積分球4上連接膠片和功率計5探頭的兩個出口形狀和大小都是相同的，因此膠片和功率計5上所接收的能量也是相同的，即功率計5上所接收的能量即為膠片上曝光的能量。通過控制快門的開合次數(shù)(對應(yīng)示波器7的脈沖個數(shù))來控制每張膠片的曝光量，結(jié)合功率計的讀數(shù)，通過以下公式(I)計算膠片的曝光能量，將顯影后的膠片和計算的曝光能量對比，即可得到膠片的激光光強響應(yīng)范圍以及激光光強最佳響應(yīng)點。W = PXnXT(I)
其中W-每張膠片曝光能量；P--決門開一次對應(yīng)的功率計讀數(shù)；n——示波器上顯示的快門曝光脈沖個數(shù)；T--決門開合一次的曝光時間；在快門開合一次的曝光時間T確定的前提下，通過控制快門的開合次數(shù)來控制膠片的曝光時間，從而達(dá)到增加膠片曝光量的目的。對顯影后的膠片進(jìn)行比對，找到具有最佳對比度的曝光膠片所對應(yīng)的能量值即為膠片的激光光強最佳響應(yīng)點；找到接近飽和狀態(tài)的曝光膠片所對應(yīng)的能量值即為膠片的激光光強最高響應(yīng)點，記為Wmax ;找到信號較弱的曝光膠片所對應(yīng)的能量值即為膠片的激光光強最低響應(yīng)點，記為Wmin;通過公式(2)來計算膠片的激光光強響應(yīng)范圍
Qd 乂 I r~-
^nUn(2)其中D-膠片的激光光強響應(yīng)范圍；Wmax——接近飽和狀態(tài)的曝光膠片所對應(yīng)的能量值即為膠片的激光光強最高響應(yīng)點；Wmin——信號較弱的曝光膠片所對應(yīng)的能量值即為膠片的激光光強最低響應(yīng)點。記錄方式根據(jù)控制快門的開合次數(shù)確定膠片的曝光時間；設(shè)定好快門的曝光時間，根據(jù)快門的開合次數(shù)，通過示波器記錄傳入示波器的快門脈沖波形個數(shù)記錄膠片每次的曝光時間，通過公式(I) (2)計算膠片的激光光強響應(yīng)范圍，具體實施步驟為I、根據(jù)測試光路圖搭建膠片的測試光路；2、通過功率計監(jiān)視，調(diào)節(jié)激光器的輸出強度，并記錄功率計的讀數(shù)和激光器的輸出強度讀數(shù)，將記錄結(jié)果繪成分布圖，找到接近線性分布的區(qū)域，利用此區(qū)域進(jìn)行膠片的測試實驗；3、控制膠片暗盒的開關(guān)，對膠片進(jìn)行曝光；4、通過控制快門的開合次數(shù)控制膠片的曝光時間，同時在功率計上進(jìn)行讀數(shù)，在示波器上記錄脈沖波形個數(shù)；5、對同一款膠片分別進(jìn)行不同的曝光時間實驗，以此測試膠片的感應(yīng)范圍；6、對同一款膠片在同一環(huán)境條件下進(jìn)行顯影處理，通過比對顯影后的膠片清晰度，從而確定膠片的感應(yīng)范圍以及最佳感應(yīng)曝光量。
權(quán)利要求
1.一種基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置，其特征在于所述基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置包括暗室、激光器、快門裝置、積分球、膠片暗盒以及功率計；所述快門裝置以及積分球依次設(shè)置在激光器的出射光路上；所述積分球包括第一出口以及第二出口 ；所述第一出口設(shè)置有膠片暗盒；所述第二出口電性連接功率計；所述激光器、快門裝置、積分球以及膠片暗盒共同處于暗室中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置，其特征在于所述第一出口以及第二出口的形狀和大小都是相同的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置，其特征在于所述基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置還包括示波器；所述示波器與功率計電性連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置，其特征在于所述基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置還包括設(shè)置在激光器與快門裝置之間的固定衰減片。
5.一種基于權(quán)利要求4所述的基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置的測量方法，其特征在于所述測量方法包括以下步驟 1)搭建膠片的測試光路； 2)通過功率計監(jiān)視激光器的輸出強度，記錄功率計的讀數(shù)和激光器的輸出強度讀數(shù)，將記錄結(jié)果繪成激光輸出強度與功率計讀數(shù)分布圖，根據(jù)分布圖確定接近線性分布的區(qū)域，利用此區(qū)域進(jìn)行膠片的測試； 3)控制膠片暗盒對膠片進(jìn)行曝光； 4)通過快門裝置控制膠片的曝光時間，同時在功率計上進(jìn)行讀數(shù)，在示波器上記錄脈沖波形個數(shù)； 5)對同一款膠片分別進(jìn)行不同時間的曝光，測試膠片的感應(yīng)范圍； 6)對同一款膠片在同一環(huán)境條件下進(jìn)行顯影處理，通過比對顯影后的膠片清晰度，確定膠片的感應(yīng)范圍以及最佳感應(yīng)曝光量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置及測量方法，該測量裝置包括暗室、激光器、快門裝置、積分球、膠片暗盒以及功率計；快門裝置以及積分球依次設(shè)置在激光器的出射光路上；積分球包括第一出口以及第二出口；第一出口設(shè)置有膠片暗盒；第二出口電性連接功率計；激光器、快門裝置、積分球以及膠片暗盒共同處于暗室中。本發(fā)明提供了一種基于膠片的激光光強響應(yīng)范圍測量裝置及測量方法，此裝置可以對膠片的激光光強響應(yīng)范圍進(jìn)行測試，以便提前匹配好膠片測量光路激光光強衰減片的衰減倍率完成可對目標(biāo)光學(xué)元件的損傷測試。
文檔編號G01J1/04GK102636257SQ201210132058
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者張彭舜, 李紅光, 董曉娜, 達(dá)爭尚 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所