CN102636257B - 基于胶片的激光光强响应范围测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于胶片的激光光强响应范围测量装置及测量方法，该测量装置包括暗室、激光器、快门装置、积分球、胶片暗盒以及功率计；快门装置以及积分球依次设置在激光器的出射光路上；积分球包括第一出口以及第二出口；第一出口设置有胶片暗盒；第二出口电性连接功率计；激光器、快门装置、积分球以及胶片暗盒共同处于暗室中。本发明提供了一种基于胶片的激光光强响应范围测量装置及测量方法，此装置可以对胶片的激光光强响应范围进行测试，以便提前匹配好胶片测量光路激光光强衰减片的衰减倍率完成可对目标光学元件的损伤测试。

Description

基于胶片的激光光强响应范围测量装置及测量方法

技术领域

本发明属于光学领域，涉及一种基于胶片的激光光强响应范围测量装置及测量方法。

背景技术

高功率激光系统的特点是：激光的功率高、能量大、传输过程中需要大量的光学元件。由于激光的功率高、能量大，在激光的传输以及实验过程中就容易对光学元件造成损伤，特别是关键位置上的光学元件，损伤的光学元件对传输经过的激光光束质量会产生较大的影响，例如激光近场、激光波前等激光参数。为了完成对装置中此类关键元件的监视以及元件损坏程度的测量，就需要在激光参数测量系统加入对此种情况的监视测量光路。

由于CCD等光电探测器靶面尺寸的限制，难以一发次完成损伤光学元件的全口径监视测量，因此就需要大靶面的胶片来完成光学元件的损伤检测。激光装置中所涉及的波长有三种：近红外光、可见光和紫外光。胶片在不同的波长处其感光灵敏度以及对激光光强的响应范围也是有差异的。

由于胶片对激光光强的响应范围是未知的，因此在装置进行物理实验的过程中，在同等的激光功率和能量下需要进行多个发次的物理实验以便更换胶片光路中不同衰减倍率的衰减片来适应胶片的最佳响应值，这一过程对装置的实验成本以及时间的利用等都是不经济的。

因此，通过胶片的激光光强响应范围测量装置提前完成胶片的激光光强响应范围测试，找到胶片的最佳响应区域，在激光装置进行物理试验时即可提前匹配好胶片光路激光光强衰减片的衰减倍率，实验一发完成对目标光学元件的损伤测试。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于胶片的激光光强响应范围测量装置，此装置可以对胶片的激光光强响应范围进行测试，以便提前匹配好胶片测量光路激光光强衰减片的衰减倍率完成可对目标光学元件的损伤测试。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种基于胶片的激光光强响应范围测量装置，其特殊之处在于：所述基于胶片的激光光强响应范围测量装置包括暗室、激光器、快门装置、积分球、胶片暗盒以及功率计；所述快门装置以及积分球依次设置在激光器的出射光路上；所述积分球包括第一出口以及第二出口；所述第一出口设置有胶片暗盒；所述第二出口电性连接功率计；所述激光器、快门装置、积分球以及胶片暗盒共同处于暗室中。

上述第一出口以及第二出口的形状和大小都是相同的。

上述基于胶片的激光光强响应范围测量装置还包括示波器；所述示波器与功率计电性连接。

上述基于胶片的激光光强响应范围测量装置还包括设置在激光器与快门装置之间的固定衰减片。

一种基于胶片的激光光强响应范围测量装置的测量方法，其特殊之处在于：所述测量方法包括以下步骤：

1)搭建胶片的测试光路；

2)通过功率计监视激光器的输出强度，记录功率计的读数和激光器的输出强度读数，将记录结果绘成激光输出强度与功率计读数分布图，根据分布图确定接近线性分布的区域，利用此区域进行胶片的测试；

3)控制胶片暗盒对胶片进行曝光；

4)通过快门装置控制胶片的曝光时间，同时在功率计上进行读数，在示波器上记录脉冲波形个数；

5)对同一款胶片分别进行不同时间的曝光，测试胶片的感应范围；

6)对同一款胶片在同一环境条件下进行显影处理，通过比对显影后的胶片清晰度，确定胶片的感应范围以及最佳感应曝光量。

本发明的优点是：

本发明通过胶片的激光光强响应范围测量装置提前完成胶片的激光光强响应范围测试，找到胶片的最佳响应区域，在激光装置进行物理试验时即可提前匹配好胶片光路激光光强衰减片的衰减倍率，实验一发完成对目标光学元件的损伤测试。

附图说明

图1是本发明所提供测量装置的结构示意图；

其中：

1-暗室；2-激光器；3-快门装置；4-积分球；5-功率计；6-胶片暗盒；7-示波器；8-线缆转接法兰。

具体实施方式

参见图1，本发明提供了一种基于胶片的激光光强响应范围测量装置，该装置包括暗室1、激光器2、固定衰减片、快门装置3、积分球4、功率计5、示波器7、待测胶片、胶片暗盒6几部分组成。固定衰减片、快门装置3以及积分球4依次设置在激光器1的出射光路上；积分球4包括第一出口以及第二出口；第一出口设置有胶片暗盒6，待测胶片设置在胶片暗盒内部；第二出口电性连接功率计5；示波器7与功率计5电性连接；激光器1、快门装置3、积分球4以及胶片暗盒6共同处于暗室中。本发明中的快门装置3可采用现有技术中的任何一种快门装置。用于连接功率计5和第二出口的电线在穿过暗室时，采用线缆转接法兰8进行转接。

本发明的工作过程是：为避免胶片曝光，整个装置需要放置在暗室1里进行操作；积分球4可以根据需要进行设计，例如积分球的大小、开口形状、开口大小和开口位置等。从激光器1出射的激光经过固定衰减片的衰减后到达快门装置3，通过快门装置3控制胶片的曝光时间。入射的激光经过快门后进入积分球4，激光在积分球4内部经过多次的漫反射将激光束进行匀化，以便从积分球4出口出射的光为均匀的光束，这样入射到胶片上的光束即为均匀光束，积分球4的另一个出口连接功率计5探头，对积分球4出口出射的激光功率进行测量。将功率计5和示波器7连接，通过示波器7上显示的脉冲波形来记录快门的曝光时间(曝光次数)。对应每一张曝光的胶片，记录下功率计5的读数(功率计5的读数为快门开合一次的读数)和示波器上7出现的脉冲波形个数。由于积分球4上连接胶片和功率计5探头的两个出口形状和大小都是相同的，因此胶片和功率计5上所接收的能量也是相同的，即功率计5上所接收的能量即为胶片上曝光的能量。

通过控制快门的开合次数(对应示波器7的脉冲个数)来控制每张胶片的曝光量，结合功率计的读数，通过以下公式(1)计算胶片的曝光能量，将显影后的胶片和计算的曝光能量对比，即可得到胶片的激光光强响应范围以及激光光强最佳响应点。

W＝P×n×T        (1)

其中：

W——每张胶片曝光能量；

P——快门开一次对应的功率计读数；

n——示波器上显示的快门曝光脉冲个数；

T——快门开合一次的曝光时间；

在快门开合一次的曝光时间T确定的前提下，通过控制快门的开合次数来控制胶片的曝光时间，从而达到增加胶片曝光量的目的。

对显影后的胶片进行比对，找到具有最佳对比度的曝光胶片所对应的能量值即为胶片的激光光强最佳响应点；找到接近饱和状态的曝光胶片所对应的能量值即为胶片的激光光强最高响应点，记为W_max；找到信号较弱的曝光胶片所对应的能量值即为胶片的激光光强最低响应点，记为W_min；通过公式(2)来计算胶片的激光光强响应范围：

$D=\frac{90\%\×W_{\max }}{W_{\min }}---\left(2\right)$

其中：

D——胶片的激光光强响应范围；

Wmax——接近饱和状态的曝光胶片所对应的能量值即为胶片的激光光强最高响应点；

Wmin——信号较弱的曝光胶片所对应的能量值即为胶片的激光光强最低响应点。

记录方式：根据控制快门的开合次数确定胶片的曝光时间；设定好快门的曝光时间，根据快门的开合次数，通过示波器记录传入示波器的快门脉冲波形个数记录胶片每次的曝光时间，通过公式(1)(2)计算胶片的激光光强响应范围，具体实施步骤为：

1、根据测试光路图搭建胶片的测试光路；

2、通过功率计监视，调节激光器的输出强度，并记录功率计的读数和激光器的输出强度读数，将记录结果绘成分布图，找到接近线性分布的区域，利用此区域进行胶片的测试实验；

3、控制胶片暗盒的开关，对胶片进行曝光；

4、通过控制快门的开合次数控制胶片的曝光时间，同时在功率计上进行读数，在示波器上记录脉冲波形个数；

5、对同一款胶片分别进行不同的曝光时间实验，以此测试胶片的感应范围；

6、对同一款胶片在同一环境条件下进行显影处理，通过比对显影后的胶片清晰度，从而确定胶片的感应范围以及最佳感应曝光量。

Claims (5)

1.一种基于胶片的激光光强响应范围测量装置，其特征在于：所述基于胶片的激光光强响应范围测量装置包括暗室、激光器、快门装置、积分球、胶片暗盒以及功率计；所述快门装置以及积分球依次设置在激光器的出射光路上；所述积分球包括第一出口以及第二出口；所述第一出口设置有胶片暗盒；所述第二出口电性连接功率计；所述激光器、快门装置、积分球以及胶片暗盒共同处于暗室中。

2.根据权利要求1所述的基于胶片的激光光强响应范围测量装置，其特征在于：所述第一出口以及第二出口的形状和大小都是相同的。

3.根据权利要求1或2所述的基于胶片的激光光强响应范围测量装置，其特征在于：所述基于胶片的激光光强响应范围测量装置还包括示波器；所述示波器与功率计电性连接。

4.根据权利要求3所述的基于胶片的激光光强响应范围测量装置，其特征在于：所述基于胶片的激光光强响应范围测量装置还包括设置在激光器与快门装置之间的固定衰减片。

5.一种基于权利要求4所述的基于胶片的激光光强响应范围测量装置的测量方法，其特征在于：所述测量方法包括以下步骤：

1)搭建胶片的测试光路；

2)通过功率计监视激光器的输出强度，记录功率计的读数和激光器的输出强度读数，将记录结果绘成激光输出强度与功率计读数分布图，根据分布图确定接近线性分布的区域，利用此区域进行胶片的测试；

3)控制胶片暗盒对胶片进行曝光；

4)通过快门装置控制胶片的曝光时间，同时在功率计上进行读数，在示波器上记录脉冲波形个数；

5)对同一款胶片分别进行不同时间的曝光，测试胶片的感应范围；

6)对同一款胶片在同一环境条件下进行显影处理，通过比对显影后的胶片清晰度，确定胶片的感应范围以及最佳感应曝光量。

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