[实用新型]宽光谱微弱脉冲激光能量测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲激光能量测量，特别是一种宽光谱微弱脉冲激光能量测量系统。

背景技术

高次谐波技术是合成单个阿秒（10^-18秒）量级超短脉冲和产生水窗波段X射线的主要实验方法，由于单个阿秒量级超短脉冲可用来研究原子或分子内电子的运动，而水窗波段X射线在生物学成像方面有着极其重要的作用，故高次谐波技术的研究在当今世界非常热门。

高次谐波实验涉及谐波信号的测量，目前一般的做法是通过X射线CCD（电荷耦合器件）或者MCP（微通道板）来测量。但是二者有个缺点，获得的信号强度都只是信号之间的相对强度，而并不能得到绝对信号强度。国内外对高次谐波信号绝对强度的确定都是各自独立、分散的方法，很少过多提及具体方法细节，因此对于高次谐波信号绝对强度的测量领域非常迫切需要一款产品来弥补空白。

高次谐波实验中谐波信号测量有着以下特殊要求：

首先，需要测量的谐波信号为脉冲激光信号。

其次，高次谐波信号已覆盖到深紫外线到软X射线波段（121nm–1nm）。

再次，根据已知报道（文献：E.Takahashi et al.,Phys.Rev.A66,021802(R)(2002)）的最强高次谐波信号强度为微焦（10^-6焦耳，焦耳为能量单位）量级，因此所需能量计或能量测量系统的能量测量范围最高才只有微焦量级。

最后，由于高次谐波实验需要在真空腔中进行，又由于实验真空度和成本的要求，真空腔不能太大，可用空间非常有限；同时由于实验需要能量计或功率计探头安装在小型精密电机上进行联动控制，因此也需要能量计或能量测量系统探头重量不能太大。

针对以上特殊要求，目前已知产品在诸多方面有着不足：

首先，目前已知发明（参见专利CN200510105535.6，孙之旭）测量能量就为mJ（毫焦，10^-3焦耳）量级，对于微弱信号场合并不适用。

其次，目前已知发明（参见专利CN200910089555.7，彭中）能够测量微弱能量，测量精度可达2.2fJ/cm²～5^*105fJ/cm²，但是，该激光能量计首先是室外使用，不针对真空腔内使用，其次，该能量计主要用于激光制导、激光测距领域，而要使激光信号能在空气中传输长距离，一般采用红外波段，也就说测量波段也不满足X射线短波段的要求。

再次，目前已知发明（参见专利CN200410040820.X，张鹏翔）其主要特征为宽光谱范围、脉冲式、快速响应型能量计，但从专利文件获知，该产品测量波段为0.19～11微米，并没有覆盖所要求的121nm～1nm的测量范围。

发明内容

本发明旨在解决上述的当被探测信号光波长范围拓展到X射线、能量极弱、功率计体积受限和光源脉冲特性问题，提供一种宽光谱微弱激光能量测量系统，所述的测量探头还设有漏斗形遮光筒和前置信号放大电路。本发明采用前置放大和后置放大分开的方案，所述的前置放大具有自动换挡功能，所述的后置放大具有自动切换放大倍数功能。本发明响应波长范围宽，短波长端已经拓展到X射线波段，本发明最低能量检测能达10pJ，本发明探头体积小巧，重量轻便。本发明在短波长弱能量测量领域，如高次谐波实验中谐波脉冲能量的测量领域，有着重要的使用价值。在涉及到上述特殊特性的场合有着重要的应用价值。

本发明技术解决方案是：

一种宽光谱微弱脉冲激光能量测量系统，其特点在于该系统由测量系统探头、后端信号放大模块和具有数据采集卡和Labview软件的电脑组成，所述的测量系统探头与后端信号放大模块之间通过同轴信号传输线和控制线连接，所述的后端信号放大模块和所述的电脑之间通过数据采集线缆相连。

所述的测量系统探头包括依次的漏斗形遮光筒、宽光谱响应的光电二极管、前置放大电路和BNC信号导出端口，所述的漏斗形遮光筒的内表面进行了发黑处理，安装在设定光电二极管之前，并且倾斜面面对信号光，口径较小一端与所述的光电二极管紧密相连，所述的光电二极管(102)响应波长范围为1nm～1100nm。