CN105181677A - 一种光谱检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光谱检测装置，包括：雷射装置，用以提供一雷射光束，其中该雷射光束包括复数个连续的雷射脉冲；分光装置，光分析装置，光路调整装置，第一偏光元件，第二偏光元件，其中，当光学光闸被驱动而于一预定时间区间开启时，光谱讯号通过第一偏光元件、光学光闸与第二偏光元件而传送至光分析装置；光谱讯号包括复数个连续的光谱脉冲讯号，光分析装置在次级预定时间区间接受该些光谱脉冲讯号。本发明利用雷射驱动光学光闸，使光谱讯号于预定时间区间通过光学光闸而传送至光分析装置，能够达到滤除杂讯且提高检测灵敏度的效果。

Description

一种光谱检测装置

技术领域

本发明涉及光谱检测装置技术领域。

背景技术

现今日常生活中充满了化学检测的需求，例如3C产品、儿童玩具及农产品之有毒金属残留测定，中草药及土壤重金属含量是否超过法定标准之检测，资源回收之快速正确分类，矿藏之快速探勘，以及机场反恐物质快速检测等等，因此需要有效的化学检测法以测定这些物质成分。目前广泛使用的方式中，能量散射光谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)或电子微探分析仪(EPMA)虽可作到ppb等级检测，但须在真空作业且须对样本进行複杂的前处理工作，耗时又不具有可携性，且仅能做到原子检测之功能。

雷射诱发破裂光谱法(laserinducedbreakdownspectrometry,LIBS)是一种现场快速低破坏性且不需样本前处理的金属材料分析方法。当雷射光束聚焦在样本表面时，样本会发生破裂形成短暂且高能量的电浆，将此电浆所放射的光经由光谱侦测器将放射光转变成电子讯号读出，由于各元素具有特定放射波长，透过此特性定义光谱上的讯号即可达到光谱分析之目的。

然而，目前雷射诱发破裂光谱系统的灵敏度受限在100ppm，中药处方中针对镉、汞、砷、铅等四种毒性较强的重金属，最高限量分别为0.5、0.5、3、10ppm，因此可作到次ppm等级之雷射诱发破裂光谱检测法为目前重金属成分检测所必要的。并且，放射讯号通常夹杂许多热扩散与背景讯号干扰，如何撷取有用的放射讯号且提升灵敏度一直是业界致力于努力的目标。

发明内容

为克服上述不足，本发明提供了一种光谱检测装置，可利用雷射驱动光学光闸，使光谱讯号于预定时间区间通过光学光闸并传送至光分析装置，能够达到滤除杂讯且提高检测灵敏度的效果。

本发明采用的技术方案是：一种光谱检测装置，包括：雷射装置，用以提供一雷射光束，其中该雷射光束包括复数个连续的雷射脉冲；分光装置，用以将该雷射光束分离为第一光束与第二光束，所述第一光束包括复数个连续的第一脉冲光束，所述第二光束包括复数个连续的第二脉冲光束，所述第二光束为传送至一样本以产生一光谱讯号；光分析装置，用以接收该光谱讯号；光学光闸，设置于光分析装置与样本之间，所述第一光束系用以驱动该光学光闸；光路调整装置，设置于分光装置与光学光闸之间，用以调整第一光束自该分光装置至光学光闸的传送距离；第一偏光元件，设置于样本与光学光闸之间；第二偏光元件，设置于该光学光闸与该光分析装置之间；其中，当光学光闸被驱动而于一预定时间区间开启时，光谱讯号通过第一偏光元件、光学光闸与第二偏光元件而传送至光分析装置；光谱讯号包括复数个连续的光谱脉冲讯号，预定时间区间包括复数个连续的次级预定时间区间，各次级预定时间区间系为不同，且光谱脉冲讯号系分别于次级预定时间区间通过光学光闸，光分析装置在次级预定时间区间接受该些光谱脉冲讯号。

作为上述方案的进一步设置，所述光路调整装置包括复数个反射面，各反射面之间的距离为可调整。

作为上述方案的进一步设置，所述所述光学光闸为一克尔光闸(Kerrgate)。

作为上述方案的进一步设置，所述第一偏光元件与所述第二偏光元件为线性偏光镜，所述第一偏光元件与第二偏光元件的偏光角度相差90度。

作为上述方案的进一步设置，还包括第一透镜，设置于第二光束自该分光装置至该样本的路径中，用以使第二光束聚焦于该样本之表面；第二透镜，设置于样本与光分析装置之间，用以收集光谱讯号；更包括：一滤光片，设置于光分析装置与样本之间，用以滤除光谱讯号以外之讯号。

作为上述方案的进一步设置，所述雷射光束为一脉冲雷射，所述脉冲雷射的脉冲时间为1飞秒(femtosecond)至1奈秒(nanosecond)之间。

作为上述方案的进一步设置，所述光学光闸开启时间点与光谱讯号产生时间点具有一时间差，所述时间差为0至1微秒(microsecond)之间，且所述预定时间区间为1皮秒(picosecond)至1奈秒(nanosecond)之间。

本发明利用雷射驱动光学光闸，使光谱讯号于预定时间区间通过光学光闸而传送至光分析装置，能够达到滤除杂讯且提高检测灵敏度的效果。

附图说明

图1为本发明光谱检测装置的示意图；

图2为本发明光谱检测方法测得的光谱图；

图3为图2中光谱图沿2B-2B’剖面线的光谱图。

图中：10、光谱检测装置；100、雷射装置；20、样本；200、分光装置；300、光学光闸；400、第一偏光元件；500、第二偏光元件；600、光分析装置；700、光路调整装置；710、反射面；800、第一透镜；900、第二透镜；950、滤光片；970、光束反射面；L、雷射光束；L1、第一光束；L2、第二光束；S、光谱讯号；S1、S2、S3、光谱；t1、t2、t3、时间区间。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述。

如图1、图2、图3所示，光谱检测装置10，包括雷射装置100、分光装置200、光学光闸300、第一偏光元件400、第二偏光元件500及光分析装置600。雷射装置100用以提供雷射光束L。分光装置200用以将雷射光束L分离为第一光束L1与第二光束L2，第二光束L2系传送至样本20以产生光谱讯号S。光学光闸300设置于光分析装置600与样本20之间，第一光束L1系用以驱动光学光闸300。第一偏光元件400设置于样本20与光学光闸300之间，第二偏光元件500设置于光学光闸300相对于第一偏光元件400之另一侧，亦即光学光闸300与光分析装置600之间。光分析装置600用以接收光谱讯号S，其中当光学光闸300被驱动而于一预定时间区间开启时，光谱讯号S系通过第一偏光元件400、光学光闸300与第二偏光元件500而传送至光分析装置600。

雷射装置100可以是脉冲雷射装置。在一实施例中，雷射装置100例如是超短脉冲雷射装置，提供的雷射光束系为一脉冲雷射，脉冲时间(脉冲停留之时间)实质上系为1飞秒(femtosecond)至1奈秒(nanosecond)之间。雷射光束可以为单一脉冲，或具有1GHz以下之频率。雷射光束波长约在150至10600奈米(nanometer)之间，本发明并不限定雷射光束之波长范围。在一实施例中，雷射光束之波长约在400至1000奈米之间。

分光装置200例如是分光镜(beamsplitter)，可有效地将雷射光束L分离为第一光束L1与第二光束L2。

如图1所示，实施例中，光谱检测装置10更可包括光路调整装置700，光路调整装置700设置于分光装置200与光学光闸300之间，用以调整第一光束L1自分光装置200至光学光闸300之传送距离。光路调整装置700可包括複数个反射面710，各反射面710之间之距离系为可调整，藉由调整反射面710之间之距离可改变第一光束L1自分光装置200至光学光闸300之传送距离。经由调整第一光束L1自分光装置200至光学光闸300之传送距离，可调整光学光闸300开启之时间点，进而使得光学光闸300开启之时间点与光谱讯号S产生之时间点具有时间差，藉由此光路调整装置700可得到适当的光学光闸300开启时间点，以得到良好的侦测光谱讯号S。

光学光闸300例如是克尔光闸(Kerrgate)，第一偏光元件400与第二偏光元件500例如是线性偏光镜，第一偏光元件400与第二偏光元件500之偏光角度系相差90度。实施例中，光学光闸300被第一光束L1驱动而在预定时间区间开启，以具有旋转偏光角度之特性，将通过第一偏光元件400之光谱讯号S之偏光角度旋转至与第二偏光元件500之偏光角度相同。此处之”开启”系指例如克尔光闸被雷射驱动时具有双折射之性质，而具有旋转偏光角度之特性。实施例中，光学光闸300开启之时间点与光谱讯号S产生之时间点具有之时间差，实质上系为0至1微秒(microsecond)之间，且光学光闸300开启之预定时间区间实质上系为1皮秒(picosecond)至1奈秒(nanosecond)之间。如此一来，当光学光闸300并未被驱动时，光谱讯号S在通过第一偏光元件400后会被光学光闸300阻挡而无法传送至光分析装置600。当光学光闸300被驱动时，光谱讯号S在通过第一偏光元件400后，被光学光闸300偏光90度，接著而能够通过第二偏光元件500并传送至光分析装置600。光学光闸300被雷射光束驱动之原理在此则不多作赘述。

此外，在另一实施例中，光学光闸300、第一偏光元件400与第二偏光元件500可整合置换为一电光开关(Pockelscell)。

光分析装置600可包括光谱仪，光分析装置600可更包括检测器，检测器用以将接收的光谱讯号S转变成电子讯号读出。本发明并不限定光分析装置600之种类，只要能锁定特定波长而收集在不同时间的讯号即可。实施例中，检测器可以是多频道检测器(multichanneldetector)或单频道检测器(singlechanneldetector)，例如是光电二极体(photodiode)、快速照相机(streakcamera)、电荷藕合元件(CCD，charge-coupleddevice)或增强型电荷藕合器件(ICCD，IntensifiedCCD)。在一实施例中，可针对雷射光束所产生的讯号，以多频道检测器得到检测结果。

如图1所示，实施例中，光谱检测装置10更可包括第一透镜800，第一透镜800设置于第二光束自分光装置200至样本20的路径中，用以使第二光束L2聚焦于样本20之表面，而产生光谱讯号S。光谱检测装置10更可包括第二透镜900，第二透镜900设置于样本20与光分析装置600之间，用以收集光谱讯号S，而传送至光分析装置600。

如图1所示，实施例中，光谱检测装置10更可包括滤光片950，滤光片950设置于光分析装置600与样本20之间，用以滤除光谱讯号S以外之讯号。滤光片950可设置在光分析装置600与样本20之间的任意位置，例如邻近于光分析装置600设置，或者设置在第一偏光元件400与第二偏光元件500之间。滤光片950用以滤除的光谱讯号S以外之讯号例如是背景讯号干扰及反射之雷射光束。另一实施例中，经由改变滤光片950之特性，可以选择性地收集光谱讯号S，例如滤光片950仅滤除第二光束L2产生之讯号且让分子振动能阶讯号通过时，光谱讯号S系为拉曼光谱讯号。此时，光谱检测装置10系可用作拉曼光谱之侦测。同样地，光谱检测装置10系亦可用作萤光光谱之侦测。

实施例中，光谱检测装置10系可以直接对装置外之样本发射雷射光束而进行检测。如第1图所示，光谱检测装置10更可包括至少一个光束反射面970，用以反射第一光束L1或/及第二光束L2，如此一来，可以适当地缩小光谱检测装置10之整体体积。实施例之光谱检测装置10亦可以为一可携式光谱检测装置。

另一实施例中，光谱检测装置10可结合雷射微金属加工设备，达到同时加工与检测金属成份之目的。

检测方法

以下系提出实施例之一种光谱检测方法，然该些步骤仅为举例说明之用，并非用以限缩本发明。具有通常知识者当可依据实际实施态样的需要对该些步骤加以修饰或变化。请同时参照第1图，以说明实施例之光谱检测方法。

利用分光装置200将雷射光束L分离为第一光束L1与第二光束L2。雷射光束L系由例如雷射装置100所提供。实施例中，雷射光束L系为单一雷射脉冲。另一实施例中，雷射光束L包括複数个连续的雷射脉冲。

传送第二光束L2至样本20以产生光谱讯号S；以及，以第一光束L1驱动光学光闸300，以使光学光闸300于预定时间区间开启。实施例中，第二光束L2传送至样本20用以激发电浆(plasma)而产生光谱讯号S。另一实施例中，当雷射光束L包括複数个连续的雷射脉冲时，第一光束L1包括複数个连续的第一脉冲光束，第二光束L2包括複数个连续的第二脉冲光束，所产生的光谱讯号S包括複数个连续的光谱脉冲讯号。

以第一光束L1驱动光学光闸300时，可选择性地以光路调整装置700调整第一光束L1自分光装置200至光学光闸300之传送距离。实施例中，光路调整装置700包括複数个反射面710，藉由调整各个反射面710之间之距离而可调整第一光束L1自分光装置200至光学光闸300之传送距离，进而调整光学光闸300开启的时间点与预定时间区间。

以光分析装置600接收光谱讯号S。光学光闸300系设置于光分析装置600与样本20之间。当光学光闸300被驱动而于预定时间区间开启时，光谱讯号S系依序通过第一偏光元件400、光学光闸300与第二偏光元件500而传送至光分析装置600，第一偏光元件400与第二偏光元件500系分别设置于光学光闸300之相对两侧。

实施例中，系以收集雷射诱发破裂光谱为例说明。雷射诱发破裂光谱是藉由侦测雷射剥蚀过程中产生之电浆放射光之光谱讯号达到化学成分检测之目的。而在雷射剥蚀过程中，典型的雷射诱发破裂光谱讯号发生在大约10皮秒到10微秒(μs)之间，而热扩散反应则是从大约100皮秒后开始，也就是说，热扩散讯号是从大约100皮秒后开始产生，因此侦测讯号时间大约是在10皮秒到100皮秒之间。以超短脉冲(脉冲时间约为飞秒等级)雷射来驱动克尔光闸，使它在很短暂的时间区间内产生双折射的性质，仅在此预定时间区间内光谱讯号S可通过克尔光闸，此预定时间区间之外之讯号则无法通过克尔光闸。实施例中，雷射脉冲之脉冲时间系为120飞秒，利用上述方法可使雷射诱发破裂光谱的时间解析提升到大约1皮秒而大量降低其他讯号的干扰，达到高时间解析，并提升侦测灵敏度。

由于越重的原子产生讯号的时间有越快的趋势，所以可以根据待测物化学成分中原子量的大小，来适当选择光学光闸300开启的预定时间区间，以得到更好的讯号选择。雷射光束在空间中传送0.3毫米(mm)的距离需要约1皮秒的时间，当分光装置200至光学光闸300之传送距离越长，第一光束L1传送至光学光闸300需要的时间也越长，光学光闸300打开时间点会越晚，并且，以光路调整装置700可调整光学光闸300开启的预定时间区间，使在此预定时间区间内光谱讯号S可通过光学光闸300，此预定时间区间之外之讯号则无法通过光学光闸300。一般的光谱无法选择时间区间，便会收到所有讯号，反而真正想看到的区间的讯号会被盖掉，就会造成灵敏度降低。本发明之光谱检测方法藉由光学光闸300而将时间解析提升到皮秒等级，可提升光谱讯号S强度并大量降低其他讯号的干扰，并提升侦测灵敏度。

以光分析装置600接收光谱讯号S时，可选择性地以滤光片950滤除光谱讯号S以外之讯号。滤光片950系设置于光分析装置600与样本20之间，滤光片950滤除之讯号例如是背景讯号干扰及反射之雷射光束。

实施例中，雷射光束L系为单一雷射脉冲，可得到光谱图S1，其中由于光分析装置600仅收集通过预定时间区间之光谱讯号S，热扩散讯号等杂讯已被滤除。因此，以元素A与元素B为例，元素A具有波长1以及元素B具有波长2，即使元素A与元素B具有之放射波长范围波长1与波长2非常接近，仍能够得到解析度高之光谱S1。

另一实施例中，雷射光束L包括複数个连续的雷射脉冲，第一光束L1包括複数个连续的第一脉冲光束，第二光束L2包括複数个连续的第二脉冲光束，光谱讯号S包括複数个连续的光谱脉冲讯号。以光分析装置600连续地接收多个光谱脉冲讯号时，同时以光路调整装置700连续地调整第一光束L1自分光装置200至光学光闸300之传送距离，使得各个第一脉冲光束自分光装置200至光学光闸300之传送距离皆为不同，进而使对应各个第一脉冲光束所驱动之光学光闸300开启之预定时间区间皆为不同。如图2所示，以雷射光束L包括三个连续的雷射脉冲为例，三个连续的第一脉冲光束驱动光学光闸300分别于t1、t2及t3产生三个时间区间，因而三个连续的第二脉冲光束传送至样本而产生三个连续的光谱脉冲讯号，此三个连续的光谱脉冲讯号分别通过时间区间t1、t2及t3，而由光分析装置600分别收集三个光谱S1、S2与S3。由此，根据本发明之光谱检测方法，可于单次检测中，使光分析装置600收集到包括波长、强度及时间之三维光谱。使用者可根据此三维光谱的结果，判断检测波长范围及时间区间，因此可以无须经过多次检测次数而能够得到精准的检测结果。

当待测元素之放射波长位置与其他元素之放射波长位置非常接近时，藉由选取待测元素之波长，经由连续改变第一光束L1自分光装置200至光学光闸300之传送距离以改变时间区间并同时扫描以取得多个光谱脉冲讯号，因原子的电子跃迁时间是固定的，则可以利用待测元素在时间轴上改变强度的特征来检测，而得到强度对于时间之特征光谱。因此，当待测物中具有相近特征波长之相异元素，在光谱上会重叠在一起不易分辨，而在时间轴上会分开出现时，使用者则可用单一波段之时间特征来检测特定元素，则容易分辨出以往无法清楚辨别之元素，甚至不需要设置光谱仪而可提高检测之分辨度。

图3为图2之光谱图沿剖面线2B-2B’之光谱图。实施例中，以元素B为例，元素B与元素A之放射波长位置非常接近，藉由选取元素B具有之波长2，连续改变第一光束L1自分光装置200至光学光闸300之传送距离并同时扫描以取得强度对于时间之特征光谱，三个放射峰则分别对应三个时间区间t1、t2及t3。根据所测得之强度对于时间之特征光谱，可确认待测元素为元素B。

实施例中，可选择性地以第一透镜800使第二光束L2聚焦于样本20之表面，以及以第二透镜900收集光谱讯号S。第一透镜800与第二透镜900系可邻近于样本20设置，且第一透镜800与第二透镜900之相对位置系为可调整。第一透镜800聚焦于样本20之表面系指第二光束L2打在样本20之表面上的位置，也就是产生一个电浆放射光之光谱讯号的起始点。以第二透镜900收集光谱讯号S系指选取收集光谱讯号S的位置，也就是从样本20的某一个位置收集光谱讯号S，这个位置可以和第二光束L2打在样本20之表面上的位置是不一样的，例如两个位置的间距系为1毫米(mm)。由于电浆随著在空间扩散，其放射光频谱会随空间位置而改变。因此，使用者可以经由调整第一透镜800与第二透镜900之相对位置而选取较有利之空间位置收集光谱讯号。并且，各个元素之电浆放射光频谱随空间位置而改变之特征亦为不同，使用者可以经由调整第一透镜800与第二透镜900之相对位置，而得到根据元素种类不同具有不同空间解析特征之空间光谱。

在一实施例中，光谱讯号S更可包括複数个连续的光谱脉冲讯号，预定时间区间更可包括複数个连续的次级预定时间区间，各个次级预定时间区间系为不同，各个光谱脉冲讯号系分别于各个次级预定时间区间通过光学光闸。光分析装置600在这些次级预定时间区间连续地接收多个光谱脉冲讯号，其中各个光谱脉冲讯号分别为不同时间区间的光谱讯号。根据本实施例之光谱检测方法，亦可于单次检测中，使光分析装置600收集到不同时间点之光谱讯号。使用者可得到强度对于时间之特征光谱，则容易分辨出以往无法清楚辨别之元素，甚至不需要设置光谱仪而可达到检测之功能。

另一实施例中，光谱检测方法包括传送雷射光束L至样本20以产生光谱讯号S，以及以光电感测元件接收光谱讯号S。其中，光电感测元件具时间解析功能，可以是光电二极体(photodiode)或光电倍增管(PMT,photomultiplier)，其中可省略前述实施例中之光学光闸300、第一偏光元件400、第二偏光元件500与光路调整装置700，其馀与前述实施例相同之元件系沿用同样的元件标号，且相同元件之相关说明请参考前述，在此不再赘述。实施例中，可控制光电感测元件系开启或关闭，当光电感测元件于预定时间区间开启时，光谱讯号S可通过光电感测元件。光电感测元件并非必须以雷射光束L或第一光束L驱动而于预定时间区间开启。光谱讯号S可于光电感测元件开启时通过。然实际应用时，光电感测元件亦可视应用状况作适当选择，并不以前述光电感测元件为限。此外，光谱讯号S可包括複数个连续的光谱脉冲讯号，预定时间区间包括複数个连续的次级预定时间区间，各次级预定时间区间系为不同，且光谱脉冲讯号系分别于次级预定时间区间通过光电感测元件，光电感测元件在次级预定时间区间接受光谱讯号S，其为不同时间区间之光谱讯号S。使用者可得到强度对于时间之特征光谱，则容易分辨出以往无法清楚辨别之元素，甚至不需要设置光谱仪而可达到检测之功能。

据此，实施例之光谱检测装置及光谱检测方法，藉由光谱讯号通过于预定时间区间开启之光学光闸而传送至光分析装置或光电感测元件，可达到时间解析功能，可提升光谱讯号强度并大量降低其他讯号的干扰，并提升侦测灵敏度。并且，以光路调整装置调整第一光束自分光装置至光学光闸之传送距离，进而调整光学光闸开启的预定时间区间，或者调整光电感测元件开启的预定时间区间，可于单次检测中，使光分析装置收集到包括波长、强度及时间之三维光谱，使用者无须经过多次检测次数而能够得到精准的检测结果。此外，以第一透镜使第二光束聚焦于样本之表面，以及以第二透镜收集光谱讯号，使用者可以经由调整第一透镜与第二透镜之相对位置而选取较有利之空间位置收集光谱讯号，且得到根据元素种类不同具有不同空间解析特征之空间光谱。

Claims (7)

1.一种光谱检测装置，其特征在于：包括：

雷射装置，用以提供一雷射光束，其中该雷射光束包括复数个连续的雷射脉冲；

分光装置，用以将该雷射光束分离为第一光束与第二光束，所述第一光束包括复数个连续的第一脉冲光束，所述第二光束包括复数个连续的第二脉冲光束，所述第二光束为传送至一样本以产生一光谱讯号；

光分析装置，用以接收该光谱讯号；

光学光闸，设置于光分析装置与样本之间，所述第一光束系用以驱动该光学光闸；

光路调整装置，设置于分光装置与光学光闸之间，用以调整第一光束自该分光装置至光学光闸的传送距离；

第一偏光元件，设置于样本与光学光闸之间；

第二偏光元件，设置于该光学光闸与该光分析装置之间；

其中，当光学光闸被驱动而于一预定时间区间开启时，光谱讯号通过第一偏光元件、光学光闸与第二偏光元件而传送至光分析装置；光谱讯号包括复数个连续的光谱脉冲讯号，预定时间区间包括复数个连续的次级预定时间区间，各次级预定时间区间系为不同，且光谱脉冲讯号系分别于次级预定时间区间通过光学光闸，光分析装置在次级预定时间区间接受该些光谱脉冲讯号。

2.根据权利要求1所述的光谱检测装置，其特征在于：所述光路调整装置包括复数个反射面，各反射面之间的距离为可调整。

3.根据权利要求1所述的光谱检测装置，其特征在于：所述光学光闸为一克尔光闸(Kerrgate)。

4.根据权利要求1所述的光谱检测装置，其特征在于：所述第一偏光元件与所述第二偏光元件为线性偏光镜，所述第一偏光元件与第二偏光元件的偏光角度相差90度。

5.根据权利要求1所述的光谱检测装置，其特征在于：还包括第一透镜，设置于第二光束自该分光装置至该样本的路径中，用以使第二光束聚焦于该样本之表面；第二透镜，设置于样本与光分析装置之间，用以收集光谱讯号；更包括：一滤光片，设置于光分析装置与样本之间，用以滤除光谱讯号以外之讯号。

6.根据权利要求1所述的光谱检测装置，其特征在于：所述雷射光束为一脉冲雷射，所述脉冲雷射的脉冲时间为1飞秒(femtosecond)至1奈秒(nanosecond)之间。

7.根据权利要求1所述的光谱检测装置，其特征在于：所述光学光闸开启时间点与光谱讯号产生时间点具有一时间差，所述时间差为0至1微秒(microsecond)之间，且所述预定时间区间为1皮秒(picosecond)至1奈秒(nanosecond)之间。