CN103162262A - 高能量可控脉冲型光纤光源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤光源，特别是涉及一种高能量可控制的脉冲氙灯光纤光源。技术方案如下：高能量可控脉冲型光纤光源，包括：壳体；位于可体内的脉冲氙灯1；脉冲氙灯电源5；安置在脉冲氙灯前的聚光物镜2，安置于氙灯灯头前10mm，透镜直径10mm，焦距10mm，数值孔径NA=0.22；光纤接头3；氙灯控制模块4，用于调整脉冲光的高压值和脉冲频率；600um的光纤10。本发明相对于现有技术的有益效果是：实现了脉冲光的光纤方式输出，实现了对脉冲氙灯一些性能指标的可控可调，弥补了光谱分析仪器领域可控光源的空白。

Description

高能量可控脉冲型光纤光源

技术领域：

本发明涉及一种光纤光源，特别是涉及一种高能量可控制的脉冲氙灯光纤光源。

背景技术：

分析仪器通常使用高压，低压汞灯，氘灯和氙灯光源，它们都是连续工作的光源，需要长时间的预热。在此提出并发明了一种高能量可控脉冲型光纤输出的氙灯光源，可以直接作为光谱分析仪器的光源部件。

脉冲氙灯是一种内有高纯氙气的封闭气体，以脉冲放电方式输出脉冲光的气体放电灯。由于脉冲氙灯具有瞬时发光强度大、能量高、光谱范围宽、能耗小等优点，已在激光泵浦、光学仪器和医疗仪器上使用。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术存在以下主要问题：

（一）目前市场上光谱分析仪器所用的光源，无论是连续的还是脉冲的都只是一个裸灯，仪器生产需要制造与之对应的光源插座，灯室，电源等部件，而光的输出部分需要有狭缝和狭缝的调节机构，体积大，使用不便。

（二）光脉冲的发光能量、发光强度、脉冲频率的控制，通常需要单独设计或者采用分离驱动电源、波形发生器和示波器等来构建，缺少小巧灵活的多功能调节仪器。

发明内容：

本发明的目的是设计了一种高能量可控脉冲型光纤光源，输出通过光纤标准接口脉冲输出，可与光谱仪方便连接；在优选方案中，本发明还实现了自动，手动和上位机软件控制氙灯高压、脉冲闪烁频率等功能，并同步显示激发氙灯的高压值和脉冲频率。

本发明的技术方案如下：

高能量可控脉冲型光纤光源，包括：

壳体；位于可体内的脉冲氙灯1；脉冲氙灯电源5；安置在脉冲氙灯前的聚光物镜2，安置于氙灯灯头前10mm，透镜直径10mm，焦距10mm，数值孔径NA=0.22；光纤接头3；氙灯控制模块4，用于调整脉冲光的高压值和脉冲频率；600um的光纤10。

所述氙灯控制模块包括：外部脉冲触发模块6；电源模块7；主控电路8。

作为优选方案，还包括：上位机9，通过USB接口实现上位机对氙灯控制模块的控制。

作为进一步优选方案，还包括：LCD显示屏11；LED指示灯12；功能按键13；高压、频率调节旋钮14；USB接口15；电源接头16；光纤光源拨动开关17。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

（一）将脉冲氙灯驱动电源、激光物镜、光纤输出集成在一起，实现了脉冲光的光纤方式输出，实现了对脉冲氙灯一些性能指标的可控可调，弥补了光谱分析仪器领域可控光源的空白。

（二）在优选方案中，实现将氙灯的高压驱动、高压触发、闪光频率控制等通过内部微控制器自动控制，结构紧凑，系统功能强大；使得科研人员应用脉冲氙灯光源时，操作更加方便，节省了大量时间，使得在光学测控领域得脉冲氙灯进行光学参数分析时，控制氙灯的闪烁频率、亮度等方面更加精确可靠，可视度、可信度更高。

（三）由于其高能量，特别是在紫外区有很高的光输出，且输出极其稳定，因此在照明、分析仪器、科学研究等领域有非常广泛的应用前景。

附图说明：

图1是实施例1的高能量可控脉冲型光纤光源原理示意图。图中，1代表脉冲氙灯，2代表聚光物镜，3代表标准光纤接头，4代表氙灯控制模块，5代表脉冲氙灯电源，6代表外部脉冲触发模块，7代表电源模块，8代表主控制电路，9代表上位机，10代表光纤。

图2高能量可控脉冲型光纤光源的光谱图。

图3实施例1的高能量可控脉冲型光纤光源的结构示意图。11代表LCD显示屏；12代表LED指示灯，从左到右依次为电源、脉冲、高压、USB指示灯；13代表功能按键；14代表调节旋钮，从左到右依次为高压、频率调节旋钮；15代表USB接口；16代表电源接头；17代表光纤光源拨动开关。

具体实施方式：

实施例1

仪器系统框图如图1所示。主要分为五个部分：脉冲氙灯1，聚光透镜2，标准光纤接头3，氙灯控制器4和上位机9。

脉冲氙灯：本发明选用了一种微型可控脉冲氙灯，是日本滨松公司生产的氙灯系列里是最小尺寸的灯L4640，氙灯光谱分布范围覆盖了185~2000nm，功率小，能量高，特别是在紫外区有很高的光输出，使用寿命长；是一种高稳定性的、结构紧凑的理想的光谱分析光源。

聚光物镜：本发明设计了一个聚光透镜，安置于氙灯灯头前10mm，透镜直径10mm，焦距10，数值孔径NA=0.22，用于脉冲光与光纤耦合。

标准光纤接头：采用SM905标准光纤接头，实现了光纤脉冲输出。

氙灯控制模块：内置为控制器，用于光纤光源自动，手动和上位机软件均可以控制的脉冲闪光控制，可调节氙灯的高压输出，同步显示激发氙灯的高压值和脉冲频率，同时具备内外脉冲输入两种触发模式，使脉冲氙灯光纤光源在实际应用中达到人为可控，可调或者自动控制。

上位机：本发明上位机设计了基于LabVIEW的控制软件。通过通用的USB接口实现了对脉冲光纤光源的控制，不论是连续闪烁频率，单次闪烁次数，氙灯高压值，频率和电压值显示等完全可通过上位机软件的控制实现，可实现与其他仪器连用，方便从事光谱分析仪器等的科研人员使用。

运行过程如下：

将光纤一段连接到本光纤光源的光纤接口上，另一端连接到光谱仪(本例选用海洋光学USB4000光谱仪)上。

将三端电源线插头一端连接到高能量可控脉冲型光纤光源上，另一端接上220V交流电源，将光线光源旁侧总电源开关打开。

将USB数据线的一段接计算机，另一端接光纤光源，打开上位机控制软件，上位机软件与光纤光源通信成功。

输入脉冲频率，点击开始按钮，上位机软件会通过串口发送指令给主控电路8，主控电路8就会产生脉冲信号输入到脉冲氙灯电源5，脉冲氙灯电源5将低压信号转换为高压信号，并触发脉冲氙灯1按设定频率闪烁，高能量的脉冲光通过聚光物镜2的会聚后，由标准光纤接口3输出。

光线光源输出的脉冲光经过光纤10输入到光谱仪，经过光谱仪的分析并得到如图2所示高能量脉冲氙灯光纤光源的光谱图。

Claims (4)

1.高能量可控脉冲型光纤光源，其特征在于，包括：

壳体；位于可体内的脉冲氙灯（1）；脉冲氙灯电源（5）；安置在脉冲氙灯前的聚光物镜（2），安置于氙灯灯头前10mm，透镜直径10mm，焦距10mm，数值孔径NA=0.22；光纤接头（3）；氙灯控制模块（4），用于调整脉冲光的高压值和脉冲频率；600um的光纤（10）。

2.根据权利要求1所述高能量可控脉冲型光纤光源，其特征在于，所述氙灯控制模块包括：外部脉冲触发模块（6）；电源模块（7）；主控电路（8）。

3.根据权利要求2所述高能量可控脉冲型光纤光源，其特征在于，还包括：上位机（9），通过USB接口实现上位机对氙灯控制模块的控制。

4.根据权利要求3所述高能量可控脉冲型光纤光源，其特征在于，还包括：LCD显示屏（11）；LED指示灯（12）；功能按键（13）；高压、频率调节旋钮（14）；USB接口（15）；电源接头（16）；光纤光源拨动开关（17）。

Images