CN108731797B - 光强分布的测量方法 - Google Patents

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Abstract

一种光强分布的测量方法，包括以下步骤：提供一光强分布的检测系统，将所述光强分布的检测系统设置在真空环境中，所述光强分布的检测系统包括一碳纳米管阵列、一反射镜、一成像元件和一冷却装置，该碳纳米管阵列设置于一生长基底；启动所述冷却装置冷却所述生长基底使所述生长基底与所述碳纳米管阵列的接触表面维持恒温；用一待测光源照射所述碳纳米管阵列，使该碳纳米管阵列辐射出可见光，并持续冷却所述生长基底使所述生长基底与所述碳纳米管阵列的接触表面维持恒温；所述碳纳米管阵列所辐射的可见光经所述反射镜反射；利用所述成像元件对所述反射镜所反射的可见光成像，读出待测光源的光强分布。

Description

光强分布的测量方法
技术领域
本发明涉及一种光强分布的测量方法，尤其涉及一种基于碳纳米管阵列的光强分布的测量方法。
背景技术
光源所发出的光在哪个方向(角度)上传播以及强度大小统称为“光强分布”。
光强分布的测量方法基本分为两种：一种是把传感器放在距样品一定距离的地方，所述传感器在样品周围同心分布的若干点移动并进行测量，即可测量光强的分布；另一种是把测量装置放在距样品不同的距离处测量光强的分布，所述测量装置由一个CCD传感器和一个具有类似鱼眼镜头的超广角棱镜的光学系统组成。
目前，检测光强分布的传感器主要分为两大类：光子传感器(制冷型)和热传感器(非制冷型)。光子传感器具有灵敏度高、响应速度快的优点，然而，光子传感器需要液氮制冷、成本较高、且可探测的光波波段较窄。热传感器成本较低、可探测的光波波段较宽、且可在室温下操作，但是，热传感器存在灵敏度较低、分辨率低的缺点。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种光强分布的测量方法，该测量方法具有较高的灵敏度和分辨率，且可以检测较宽的光波波段。
一种光强分布的测量方法，包括以下步骤：提供一光强分布的检测系统，将所述光强分布的检测系统设置在真空环境中，所述光强分布的检测系统包括一碳纳米管阵列、一反射镜、一成像元件和一冷却装置，该碳纳米管阵列设置于一生长基底；启动所述冷却装置冷却所述生长基底使所述生长基底与所述碳纳米管阵列的接触表面维持恒温；用一待测光源照射所述碳纳米管阵列，使该碳纳米管阵列辐射出可见光，并持续冷却所述生长基底使所述生长基底与所述碳纳米管阵列的接触表面维持恒温；所述碳纳米管阵列所辐射的可见光经所述反射镜反射；利用所述成像元件对所述反射镜所反射的可见光成像，读出待测光源的光强分布。
与现有技术相比，本发明提供的光强分布的测量方法中，碳纳米管阵列作为光强分布的感测元件，由于碳纳米管是一种优异的热敏性和光敏性材料，且其对光，尤其是红外光具有很宽的波长响应范围和很高的吸收率，因此，本发明提供的光强分布的测量方法具有很高的灵敏度，且可检测的光波波长范围很广。其次，通过所述冷却装置冷却所述生长基底，在此过程中冷却装置吸收了并带走所述生长基体的热量，可减少热量在生长基底中的横向扩散及轴向扩散，进而使所述生长基底与所述碳纳米管阵列的接触表面维持恒温，热量几乎只沿着碳纳米管的轴向传导辐射可见光到反射镜。因此，利用本发明提供的方法测量光强分布具有很高的分辨率和准确度，至少能够分辨10微米的细节。
附图说明
图1为本发明实施例提供的光强分布的检测系统的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的利用所述检测系统检测光强分布的光路示意图。
图3为本发明实施例提供的光强分布的检测系统中所采用的碳纳米管阵列的扫描电镜照片。
图4为本发明实施例提供的强分布的检测系统中温度传感器与冷却装置的结构示意图。
图5为本发明实施例提供未通过冷却装置冷却的生长基底的等温线仿真图。
图6为本发明实施例提供的通过冷却装置冷却后的生长基底的等温线仿真图。
图7为本发明实施例提供的光强分布的测量方法的流程图。
主要元件符号说明
碳纳米管阵列 10
第一表面 102
第二表面 104
碳纳米管 12，12A，12B
第一端 122
第二端 124
生长基底 14
温度传感器 15
光束 16
冷却装置 20
冷却单元 21
反射镜 30
成像元件 40
检测系统 100
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明提供的光强分布的检测方法作进一步的详细说明。
请参见图1，本发明实施例提供一种光强分布的检测系统100，包括：一设置于生长基底表面的碳纳米管阵列10、一冷却装置20、一反射镜30和一成像元件40。所述冷却装置20设置于成像元件40与生长基底14之间，所述冷却装置用于冷却所述生长基底14使所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温；所述反射镜30与碳纳米管阵列10间隔设置，且所述碳纳米管阵列10设置于反射镜30与生长基底14之间；所述成像元件40与所述冷却装置20间隔设置。
所述碳纳米管阵列10优选为超顺排碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列10的制备方法，包括以下步骤：(a)提供一平整生长基底14，该生长基底14可选用P型或N型硅生长基底14，或选用形成有氧化层的硅生长基底14；(b)在生长基底14表面均匀形成一催化剂层，该催化剂层材料可选用铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)或其任意组合的合金之一；(c)将上述形成有催化剂层的生长基底14在700～900℃的空气中退火约30分钟～90分钟；(d)将处理过的生长基底14置于反应炉中，在保护气体环境下加热到500～740℃，然后通入碳源气体反应约5～30分钟，生长得到碳纳米管阵列10。
所述碳纳米管阵列10包括多个彼此平行的碳纳米管12，该碳纳米管12包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或几种。该单壁碳纳米管的直径为0.5纳米～50纳米，该双壁碳纳米管的直径为1.0纳米～50纳米，该多壁碳纳米管的直径为1.5纳米～50纳米。所述碳纳米管12的长度大于等于100纳米，优选为100纳米～10毫米，例如100微米、500微米、1000微米、5毫米。本实施例中，生长基底14为一圆形硅基底，所硅基底的半径为7.5毫米。
所述碳纳米管阵列10中，碳纳米管12与生长基底14表面之间所形成的角度大于等于10度且小于等于90度，优选地，碳纳米管12与生长基底14的表面之间所形成的角度大于等于60度且小于等于90度。本实施例中，所述碳纳米管阵列10为多个彼此平行且垂直于生长基底14生长的碳纳米管12形成的纯碳纳米管阵列10，请参见图3。所述碳纳米管阵列10中，相邻碳纳米管12之间具有间隙，该间隙为0.1纳米～0.5纳米。所述碳纳米管12具有相对的第一端122和第二端124，第一端122远离所述生长基底14，第二端124与所述生长基底14接触。通过上述控制生长条件，该超顺排碳纳米管阵列10中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。本实施例中碳源气可选用乙炔等化学性质较活泼的碳氢化合物，保护气体可选用氮气、氨气或惰性气体。可以理解的是，本实施例提供的碳纳米管阵列10不限于上述制备方法。
所述碳纳米管阵列10具有一远离生长基底14的第一表面102以及一与该第一表面102相对设置且与所述生长基底14接触的第二表面104。所述多个碳纳米管12的第一端122组成碳纳米管阵列10的第一表面102，多个碳纳米管12的第二端124组成碳纳米管阵列10的第二表面104。所述碳纳米管12从碳纳米管阵列10的第一表面102向第二表面104延伸。
当一待测光源照射所述碳纳米管阵列时，碳纳米管12的轴向导热性好，横向导热性差，碳纳米管阵列10按照黑体辐射的特性向外辐射可见光。此时，碳纳米管阵列10的第一表面102和第二表面104具有较多的辐射，而碳纳米管阵列10的侧面具有极少的辐射可忽略不计。所述侧面指碳纳米管阵列10平行于碳纳米管12轴向的一面，即碳纳米管阵列10中垂直于第一表面102和第二表面104的一面。由于所述生长基底14为硅，其对可见光不透明，而碳纳米管阵列10的第二表面104与生长基底14相接触，所以碳纳米管阵列10的第二表面104向外辐射的可见光被生长基底14挡住，进而可见光从所述碳纳米管阵列10的第一表面102向外辐射。因此，在所述碳纳米管阵列10的第一表面102处间隔设置一反射镜30可将可见光反射至成像元件40。
所述待测光源所发出的光可以为红外光、可见光等各种光。本实施例选用二氧化碳激光器。所述激光器的功率为2W～20W，半径为1.5mm～2.5mm，波长为9.6微米～11微米。本实施例中，二氧化碳激光器的波长为10.6微米，功率为10W。
所述冷却装置20用于冷却所述生长基底14，使所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温。所述冷却装置20设置在所述生长基底14与所述成像元件40之间，并与所述成像元件40间隔设置。只要能够达到冷却所述生长基底14并使所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温效果即可，所述冷却装置20可以与所述生长基底14间隔设置，也可与所述生长基底14接触设置。优选地，所述冷却装置20与远离所述碳纳米管阵列10的所述生长基底14的表面接触设置，此时，所述冷却装置20可快速降低所述生长基底14的温度并快速实现所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温的效果。所述冷却装置20可通过导热胶粘附在远离所述碳纳米管阵列10的所述生长基底14的表面。
所述冷却装置20可为盛放有冷却介质的装置，也可为一数字温度控制装置。具体地，当所述冷却装置20为一盛放有冷却介质的装置时，所述盛放有冷却介质的装置具有一腔体、一注入口及一输出口。所述腔体用于盛放冷却介质。所述注入口和所述输出口设置在所述腔体在碳纳米管12轴向方向上的侧壁上。具体地，所述注入口和所述输出口可以设置在所述腔体的同一侧壁上，也可设置在所述腔体的相对的两个侧壁上。所述冷却介质可为冷却液或冷却气体。所述冷却介质可从所述注入口流进所述冷却装置20从所述输出口流出所述冷却装置20，以保持恒定的低温，持续冷却所述生长基底14。所述数字温度控制装置可为一片状结构，可直接贴附在所述生长基底14远离所述碳纳米管阵列10的表面。采用所述数字温度控制装置可精确的控制冷却所述生长基底14的所需温度，有利于实现所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温。本实施例中，所述冷却装置20为盛放有冷却介质的装置，所述冷却介质为冷却水。
进一步地，可在所述生长基底14上设置多个温度传感器15。该多个温度传感器15设置在所述生长基底14在碳纳米管12轴向方向上的侧壁上，或者设置在所述冷却装置20与所述生长基底14之间，用于实时感测所述生长基底14不同位置的温度。参见图4，优选地，该多个温度传感器15设置所述冷却装置20与所述生长基底14之间，此时，所述冷却装置20包括多个冷却单元21，优选地，该多个冷却单元21与多个温度传感器15一一对应，用于调控所述生长基底14局部位置的温度。当然，冷却单元21与温度传感器15不一一对应也可以，另外，冷却单元21及温度传感器15的数量越多越好。当温度传感器15检测到所述生长基底14的某个位置或某些位置的温度发生变化时，可通过调控与温度传感器15对应的冷却单元21内的冷却介质的温度使所述生长基底14的温度维持一个平稳的状态，进而使所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温。所述生长基底14的温度维持一个平稳的状态是指所述生长基底14的温度基本保持在一个很小的温度波动范围内。
另外，根据不同激光功率可采用不同的冷却温度使所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温。本实施例中，采用功率为10W的激光时，所述冷却装置20的冷却温度为-20～0摄氏度。
为避免所述冷却装置20影响光线的反射，在待测光源光线照射方向上，所述冷却装置20的横截面积小于等于所述生长基底14的横截面积。优选地，在待测光源光线照射方向上，所述冷却装置20的横截面积与所述生长基底14的横截面积相同以快速控制及降低所述生长基底14的温度。
当待测光源照射所述生长基底14及所述碳纳米管阵列10时，所述生长基底14会一定程度上吸收待测光源的热量并横向传热，影响光强的分布。请参见图5及图6，可见通过所述冷却装置20冷却所述生长基底14，在此过程中冷却装置20吸收了并带走所述生长基底14的热量，可减少热量在生长基底14中的横向扩散及轴向扩散，进而使所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温，可使热量几乎只沿着所述碳纳米管12的轴向传导辐射可见光到反射镜，有利于提高光强分布的精确性。
所述反射镜30与所述碳纳米管阵列10之间的距离不限，可以理解，所述碳纳米管阵列10优选地设置于所述反射镜30的焦点处，即，使所述反射镜30的焦点落在所述碳纳米管阵列10的第一表面102的中心位置。
为了获取更多的光能，保证测量的灵敏度，所述反射镜30的曲率半径不能很大，所述反射镜30的曲率半径可为10毫米至100毫米，同时所述碳纳米管阵列10尽量靠近反射镜30，以获得较大的物方孔径角。本实施例中，所述反射镜30的曲率半径优选为88毫米，物方孔径角大于等于22.5度，数值孔径大于0.38。为了使待测光源所发出的光更容易照射到所述碳纳米管阵列10的第一表面102，所述碳纳米管阵列10到所述反射镜30之间的距离在不影响整个系统像差的前提下应小于80毫米。
所述成像元件40的位置不限，只要可以接收到反射镜30反射过来的可见光即可。优选地，所述成像元件40与所述反射镜30分别间隔设置于所述碳纳米管阵列10的两侧，且所述碳纳米管阵列10设置于所述生长基底14与所述反射镜30之间，所述生长基底14设置于所述冷却装置20与所述碳纳米管阵列10之间，所述冷却装置20设置于所述生长基底14与所述成像元件40之间。所述成像元件40的大小与所述反射镜30的曲率半径等有关。本实施例中，所述成像元件40到所述碳纳米管阵列10的距离优选为小于80毫米，所述成像元件40的大小为1/3英寸，所以像高为3.8毫米。本实施例测量光强分布的方法至少能够分辨10微米的细节，场区小于0.01毫米，像面弥散斑直径小于0.01毫米，0.7视场畸变小于等于1％，对每毫米50线对的光学传递函数大于0.8。
所述成像元件40对所述碳纳米管阵列10所辐射的可见光成像，直接读出所述碳纳米管阵列10所发出的光束16的光强分布，或利用计算机等工具读出所述碳纳米管阵列10所发出的光束16的光强分布。所述成像元件40的种类不限，只要可以对所述碳纳米管阵列10辐射出的可见光成像即可，例如CCD(电荷耦合元件)、CMOS(互补型金属氧化物)等。本实施例中，所述成像元件40为CCD。所述CCD的像元不限，优选地，CCD的像元达到10微米以下。
请参见图7，本发明实施例进一步提供一种光强分布的测量方法，包括以下步骤：
步骤一、提供一如前所述的光强分布的检测系统100，将所述光强分布的检测系统100设置在真空环境中；
步骤二、启动所述冷却装置20冷却所述生长基底14使所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温；
步骤三、用所述待测光源照射所述碳纳米管阵列10的第一表面102，使该碳纳米管阵列10辐射出可见光，并持续冷却所述生长基底14使所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温；
步骤四、所述碳纳米管阵列10所辐射的可见光经所述反射镜30反射；
步骤五、利用所述成像元件40对所述反射镜30所反射的可见光成像，读出待测光源的光强分布。
在步骤一中，
所述碳纳米管阵列10包括多个碳纳米管12。所述多个碳纳米管12的第一端122组成碳纳米管阵列10的第一表面102，多个碳纳米管12的第二端124组成碳纳米管阵列10的第二表面104。所述碳纳米管12从碳纳米管阵列10的第一表面102向第二表面104延伸。
所述生长基底14为硅基底。所述冷却装置20用于冷却所述生长基底14，使所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温。所述冷却装置20设置在所述生长基底14与所述成像元件40之间，并与所述成像元件40间隔设置。只要能够冷却所述生长基底14并使所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温的效果即可，所述冷却装置20可与所述生长基底14间隔设置，也可与所述生长基底14接触设置。优选地，所述冷却装置20与远离所述碳纳米管阵列10的所述生长基底14的表面接触设置，此时，所述冷却装置20可快速降低所述生长基底14的温度并快速实现所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温的效果。所述冷却装置20可通过导热胶粘附在远离所述碳纳米管阵列10的所述生长基底14的表面上。
为避免所述冷却装置20影响光线的反射，在待测光源光线照射方向上，所述冷却装置20的横截面积小于等于所述生长基底14的横截面积。优选地，在待测光源光线照射方向上，所述冷却装置20的横截面积与所述生长基底14的横截面积相同以快速控制及降低所述生长基底14的温度。
在步骤二中，采用所述冷却装置20冷却所述生长基底14，使所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温。具体地，当所述冷却装置20为盛放有冷却介质的装置时，通过所述冷却装置20的注入口将所述冷却介质注入到所述腔体，在压力作用下使其从所述输出口流出，使所述腔体里的所述冷却介质不断循环，保持所述冷却装置20具有恒定的低温，持续冷却所述生长基底14。当所述冷却装置20为数字温度控制装置时，可通过控制器(例如，计算机)精确调控数字温度控制装置的温度来冷却所述生长基底14，实现所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温。
进一步地，在该步骤二中，可在所述生长基底14上设置多个温度传感器15。该多个温度传感器15设置在所述生长基底14在碳纳米管12轴向方向上的侧壁上，或者设置在所述冷却装置20与所述生长基底14之间，用于实时感测所述生长基底14不同位置的温度。优选地，该多个温度传感器15设置所述冷却装置20与所述生长基底14之间，此时，所述冷却装置20包括多个冷却单元21，优选地，该多个冷却单元21与多个温度传感器15一一对应，用于调控所述生长基底14局部位置的温度。当然，冷却单元21与温度传感器15不一一对应也可以，另外，冷却单元21及温度传感器15的数量越多越好。当温度传感器15检测到所述生长基底14的某个位置或某些位置的温度发生变化时，可通过调控与温度传感器15对应的冷却单元21内的冷却介质的温度使所述生长基底14的温度维持一个平稳的状态，进而使所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温。所述生长基底14的温度维持一个平稳的状态是指所述生长基底14的温度基本保持在一个很小温度波动范围内。该波动范围非常小可认为所述生长基底14的表面维持恒温。
在步骤三中，所述待测光源靠近所述碳纳米管阵列10中碳纳米管12的第一端122设置，远离碳纳米管12的第二端124。
所述待测光源所发出的光可以为红外光等各种光。本实施例选用二氧化碳激光器发射的激光。
所述待测光源发出的光束16可以任意角度照射所述碳纳米管阵列10的第一表面102。所述角度是指所述待测光源发出的光束16与所述碳纳米管阵列10的第一表面102之间所形成的夹角。优选地，所述待测光源沿着平行于碳纳米管12轴向的方向照射所述碳纳米管阵列10的第一表面102。
碳纳米管阵列10可近似为黑体，具有黑体的吸收和辐射特性。当待测光源所发出的光束16照射到碳纳米管阵列10的第一表面102时，光能转换为热能并被碳纳米管阵列10的第一表面102吸收，在碳纳米管阵列10的第一表面102形成与待测光源光强成正比的温度场分布。由于碳纳米管12的轴向导热性好，横向导热性差，导热的各向异性非常显著，热量在碳纳米管12与碳纳米管12之间横向扩散极少可忽略不计，该热量可以沿着碳纳米管12轴向的方向从每一碳纳米管12的第一端122向第二端124传递，由于每一个碳纳米管12本身具有相等、均一的热量，在整个碳纳米管阵列10中形成与待测光源光强成正比的温度场分布，同时按黑体辐射的特性向外辐射可见光。同时，当所述待测光源所发出的光束16照射所述生长基底14及碳纳米管阵列10时，生长基底14会一定程度上吸收待测光源的热量并横向传热，影响的光强分布。通过持续冷却所述生长基底14使所述生长基底14与所述碳纳米管阵列10的接触表面维持恒温，可大大减少热量在所述生长基底14中的横向扩散和轴向扩散，可使热量几乎只沿着所述碳纳米管12的轴向传导辐射可见光到反射镜，有利于提高光强分布的精确性。
具体地，当待测光源所发出的光束16照射到碳纳米管阵列10的第一表面102时，光束16会分布在该第一表面102，光能转换为热能并被碳纳米管阵列10的第一表面102吸收。例如，光束16分布中光的强度大的地方对应碳纳米管12A，该碳纳米管12A的第一端122所吸收的热量大，通过碳纳米管12A轴向导热，该碳纳米管12A本身具有相等、均一的热量，且该热量大。光束16分布中光的强度小的地方对应碳纳米管12B，该碳纳米管12B的第一端122所吸收的热量小，通过碳纳米管12B轴向导热，该碳纳米管12B本身具有相等、均一的热量，且该热量小。如此，在整个碳纳米管阵列10中形成与待测光源光强成正比的温度场分布。同时，碳纳米管阵列10按黑体辐射的特性向外辐射可见光。那么，碳纳米管12A辐射的可见光的强度大，碳纳米管12B辐射的可见光的强度小，即碳纳米管阵列10中每一碳纳米管12所辐射的可见光的强度不相等。
因此，碳纳米管阵列10中每一碳纳米管12所辐射的可见光的强度的大小与待测光源所发出的光束16的光强分布有关，碳纳米管12所辐射的可见光的强度大，则待测光源照射该碳纳米管12的第一端122处的光强大；碳纳米管12所辐射的可见光的强度小，则待测光源照射该碳纳米管12的第一端122处的光强小。
由于所述生长基底14为硅，其对可见光不透光，而碳纳米管阵列10的第二表面104与生长基底14相接触，所以碳纳米管阵列10的第二表面104向外辐射的可见光被生长基底14挡住，进而可见光从所述碳纳米管阵列10的第一表面102向外辐射。
在步骤四中，碳纳米管阵列10辐射出可见光，该可见光到达反射镜30后，被该反射镜30反射至所述成像元件40。
所述反射镜30与碳纳米管阵列10之间的距离不限，可以理解，碳纳米管阵列10优选地设置于所述反射镜30的焦点处，即，使反射镜30的焦点落在所述碳纳米管阵列10的第一表面102的中心位置。
为了获取更多的光能，保证测量的灵敏度，所述反射镜30的曲率半径不能很大，反射镜30的曲率半径为10毫米至100毫米，同时碳纳米管阵列10尽量靠近反射镜30，以获得较大的物方孔径角。本实施例中，所述反射镜30的曲率半径优选为88毫米，物方孔径角大于等于22.5度，数值孔径大于0.38。为了使待测光源所发出的光更容易照射到碳纳米管阵列10的第一表面102，碳纳米管阵列10到反射镜30之间的距离在不影响整个系统像差的前提下应小于80毫米。
在步骤五中，所述成像元件40对反射镜30所反射的可见光成像，直接读出碳纳米管阵列10所发出的光束16的光强分布，或利用计算机等工具读出碳纳米管阵列10所发出的光束16的光强分布。
所述成像元件40的位置不限，只要可以接收到反射镜30反射过来的可见光即可。优选地，所述成像元件40与所述反射镜30分别间隔设置于所述碳纳米管阵列10的两侧，且所述碳纳米管阵列10设置于所述生长基底14与所述反射镜30之间，所述生长基底14设置于所述冷却装置20与所述碳纳米管阵列10之间，所述冷却装置设置于所述生长基底14与所述成像元件40之间。所述成像元件40的大小与所述反射镜30的曲率半径等有关。本实施例中，所述成像元件40到所述碳纳米管阵列10的距离优选为小于80毫米，所述成像元件40的大小为1/3英寸，所以像高为3.8毫米。本实施例测量光强分布的方法至少能够分辨10微米的细节，场区小于0.01毫米，像面弥散斑直径小于0.01毫米。
所述成像元件40的种类不限，只要可以对所述碳纳米管阵列10辐射出的可将光成像即可，例如CCD(电荷耦合元件)、CMOS(互补型金属氧化物)等。本实施例中，所述成像元件40为CCD。所述CCD的像元不限，优选地，CCD的像元达到10微米以下。
本发明提供的光强分布的检测系统和测量(方法具有以下优点：(1)利用碳纳米管阵列作为光强分布的感测元件，由于碳纳米管是一种优异的热敏性和光敏性材料，且其对光，尤其是红外光具有很宽的波长响应范围和很高的吸收率，因此，本发明提供的检测系统和检测方法具有很高的灵敏度，且可测量的光波波长范围很广。(2)通过所述冷却装置冷却所述生长基底，在此过程中冷却装置吸收了并带走所述生长基体的热量，可减少热量在生长基底中的横向扩散及轴向扩散，进而使所述生长基底与所述碳纳米管阵列的接触表面维持恒温，热量几乎只沿着碳纳米管的轴向传导辐射可见光到反射镜，因此，利用本发明提供的方法测量光强分布具有很高的分辨率和准确度，至少能够分辨10微米的细节。(3)该光强分布的检测系统结构简单，成本较低。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种光强分布的测量方法，包括以下步骤：
S1,提供一光强分布的检测系统，将所述光强分布的检测系统设置在真空环境中，所述光强分布的检测系统包括一碳纳米管阵列、一反射镜、一成像元件和一冷却装置，该碳纳米管阵列设置于一生长基底；
S2,启动所述冷却装置冷却所述生长基底使所述生长基底与所述碳纳米管阵列的接触表面维持恒温；
S3,用一待测光源照射所述碳纳米管阵列，使该碳纳米管阵列辐射出可见光，并持续冷却所述生长基底使所述生长基底与所述碳纳米管阵列的接触表面维持恒温；
S4,所述碳纳米管阵列所辐射的可见光经所述反射镜反射；
S5,利用所述成像元件对所述反射镜所反射的可见光成像，读出待测光源的光强分布。
2.如权利要求1所述的光强分布的测量方法，其特征在于，所述冷却装置设置在所述生长基底与所述成像元件之间，且所述冷却装置与远离所述碳纳米管阵列的所述生长基底的表面接触设置。
3.如权利要求1所述的光强分布的测量方法，其特征在于，所述冷却装置为盛放有冷却介质的装置时，通过所述冷却装置的注入口将所述冷却介质注入到腔体，在压力作用下使其从所述冷却装置的输出口流出，使所述冷却装置里的所述冷却介质不断循环持续冷却所述生长基底。
4.如权利要求1所述的光强分布的测量方法，其特征在于，所述冷却装置为数字温度控制装置时，通过控制器精确调控所述数字温度控制装置的温度冷却所述生长基底。
5.如权利要求1所述的光强分布的测量方法，其特征在于，所述光强分布的检测系统进一步包括多个温度传感器，该多个温度传感器设置在所述冷却装置与所述生长基底之间，所述冷却装置装置包括多个冷却单元，通过多个温度传感器检测所述生长基底局部位置的温度变化，通过该多个冷却单元调控所述生长基底局部位置的温度。
6.如权利要求1所述的光强分布的测量方法，其特征在于，所述碳纳米管阵列具有一远离所述生长基底的第一表面以及一与该第一表面相对设置且与所述生长基底接触的第二表面，所述待测光源照射所述碳纳米管阵列的第一表面，该碳纳米管阵列辐射出可见光。
7.如权利要求6所述的光强分布的测量方法，其特征在于，所述待测光源沿着平行于所述碳纳米管阵列中碳纳米管轴向的方向照射所述碳纳米管阵列的第一表面。
8.如权利要求1所述的光强分布的测量方法，其特征在于，在所述待测光源光照射方向上，所述冷却装置的横截面积与所述生长基底的横截面积相同。
9.如权利要求1所述的光强分布的测量方法，其特征在于，所述反射镜的焦点落在碳纳米管阵列的第一表面的中心位置。
10.如权利要求1所述的光强分布的测量方法，其特征在于，所述碳纳米管阵列中碳纳米管与基底的表面之间的角度为大于等于10度且小于等于90度。
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