專利名稱：高能量可控脈沖型光纖光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及一種光纖光源，特別是涉及一種高能量可控制的脈沖氙燈光纖光源。
背景技術(shù)：
:分析儀器通常使用高壓，低壓汞燈，氘燈和氙燈光源，它們都是連續(xù)工作的光源，需要長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)熱。在此提出并發(fā)明了一種高能量可控脈沖型光纖輸出的氙燈光源，可以直接作為光譜分析儀器的光源部件。脈沖氙燈是一種內(nèi)有高純氙氣的封閉氣體，以脈沖放電方式輸出脈沖光的氣體放電燈。由于脈沖氙燈具有瞬時(shí)發(fā)光強(qiáng)度大、能量高、光譜范圍寬、能耗小等優(yōu)點(diǎn)，已在激光泵浦、光學(xué)儀器和醫(yī)療儀器上使用。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存在以下主要問(wèn)題:(一)目前市場(chǎng)上光譜分析儀器所用的光源，無(wú)論是連續(xù)的還是脈沖的都只是一個(gè)裸燈，儀器生產(chǎn)需要制造與之對(duì)應(yīng)的光源插座，燈室，電源等部件，而光的輸出部分需要有狹縫和狹縫的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，體積大，使用不便。(二)光脈沖的發(fā)光能量、發(fā)光強(qiáng)度、脈沖頻率的控制，通常需要單獨(dú)設(shè)計(jì)或者采用分離驅(qū)動(dòng)電源、波形發(fā)生器和示波器等來(lái)構(gòu)建，缺少小巧靈活的多功能調(diào)節(jié)儀器
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)了一種高能量可控脈沖型光纖光源，輸出通過(guò)光纖標(biāo)準(zhǔn)接口脈沖輸出，可與光譜儀方便連接；在優(yōu)選方案中，本發(fā)明還實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)，手動(dòng)和上位機(jī)軟件控制氙燈高壓、脈沖閃爍頻率等功能，并同步顯示激發(fā)氙燈的高壓值和脈沖頻率。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:高能量可控脈沖型光纖光源，包括:殼體；位于可體內(nèi)的脈沖氙燈I ;脈沖氙燈電源5 ;安置在脈沖氙燈前的聚光物鏡2，安置于氙燈燈頭前10mm，透鏡直徑10mm，焦距10mm，數(shù)值孔徑NA=0.22 ;光纖接頭3 ;氙燈控制模塊4，用于調(diào)整脈沖光的高壓值和脈沖頻率；600um的光纖10。所述氙燈控制模塊包括:外部脈沖觸發(fā)模塊6 ;電源模塊7 ;主控電路8。作為優(yōu)選方案，還包括:上位機(jī)9，通過(guò)USB接口實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)氙燈控制模塊的控制。作為進(jìn)一步優(yōu)選方案，還包括:IXD顯示屏11 ；LED指示燈12 ;功能按鍵13 ;高壓、頻率調(diào)節(jié)旋鈕14 ;USB接口 15 ;電源接頭16 ;光纖光源撥動(dòng)開(kāi)關(guān)17。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是:(一)將脈沖氙燈驅(qū)動(dòng)電源、激光物鏡、光纖輸出集成在一起，實(shí)現(xiàn)了脈沖光的光纖方式輸出，實(shí)現(xiàn)了對(duì)脈沖氙燈一些性能指標(biāo)的可控可調(diào)，彌補(bǔ)了光譜分析儀器領(lǐng)域可控光源的空白。(二)在優(yōu)選方案中，實(shí)現(xiàn)將氙燈的高壓驅(qū)動(dòng)、高壓觸發(fā)、閃光頻率控制等通過(guò)內(nèi)部微控制器自動(dòng)控制，結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)功能強(qiáng)大；使得科研人員應(yīng)用脈沖氙燈光源時(shí)，操作更加方便，節(jié)省了大量時(shí)間，使得在光學(xué)測(cè)控領(lǐng)域得脈沖氙燈進(jìn)行光學(xué)參數(shù)分析時(shí)，控制氙燈的閃爍頻率、亮度等方面更加精確可靠，可視度、可信度更高。(三)由于其高能量，特別是在紫外區(qū)有很高的光輸出，且輸出極其穩(wěn)定，因此在照明、分析儀器、科學(xué)研究等領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用前景。


:圖1是實(shí)施例1的高能量可控脈沖型光纖光源原理示意圖。圖中，I代表脈沖氙燈，2代表聚光物鏡，3代表標(biāo)準(zhǔn)光纖接頭，4代表氙燈控制模塊，5代表脈沖氙燈電源，6代表外部脈沖觸發(fā)模塊，7代表電源模塊，8代表主控制電路,9代表上位機(jī),10代表光纖。圖2高能量可控脈沖型光纖光源的光譜圖。圖3實(shí)施例1的高能量可控脈沖型光纖光源的結(jié)構(gòu)示意圖。11代表IXD顯示屏；12代表LED指示燈，從左到右依次為電源、脈沖、高壓、USB指示燈；13代表功能按鍵；14代表調(diào)節(jié)旋鈕，從左到右依次為高壓、頻率調(diào)節(jié)旋鈕；15代表USB接口 ；16代表電源接頭；17代表光纖光源撥動(dòng)開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施方式
:實(shí)施例1儀器系統(tǒng)框圖如圖1所示。主要分為五個(gè)部分:脈沖氙燈1，聚光透鏡2，標(biāo)準(zhǔn)光纖接頭3，氣燈控制器4和上位機(jī)9。脈沖氙燈:本發(fā)明選用了 一種微型可控脈沖氙燈，是日本濱松公司生產(chǎn)的氙燈系列里是最小尺寸的燈L4640，氙燈光譜分布范圍覆蓋了 185 2000nm，功率小，能量高，特別是在紫外區(qū)有很高的光輸出，使用壽命長(zhǎng)；是一種高穩(wěn)定性的、結(jié)構(gòu)緊湊的理想的光譜分析光源。聚光物鏡:本發(fā)明設(shè)計(jì)了一個(gè)聚光透鏡，安置于氙燈燈頭前10mm，透鏡直徑10mm，焦距10，數(shù)值孔徑NA=0.22，用于脈沖光與光纖耦合。標(biāo)準(zhǔn)光纖接頭:采用SM905標(biāo)準(zhǔn)光纖接頭，實(shí)現(xiàn)了光纖脈沖輸出。氙燈控制模塊:內(nèi)置為控制器，用于光纖光源自動(dòng)，手動(dòng)和上位機(jī)軟件均可以控制的脈沖閃光控制，可調(diào)節(jié)氙燈的高壓輸出，同步顯示激發(fā)氙燈的高壓值和脈沖頻率，同時(shí)具備內(nèi)外脈沖輸入兩種觸發(fā)模式，使脈沖氙燈光纖光源在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到人為可控，可調(diào)或者自動(dòng)控制。上位機(jī):本發(fā)明上位機(jī)設(shè)計(jì)了基于LabVIEW的控制軟件。通過(guò)通用的USB接口實(shí)現(xiàn)了對(duì)脈沖光纖光源的控制，不論是連續(xù)閃爍頻率，單次閃爍次數(shù)，氙燈高壓值，頻率和電壓值顯示等完全可通過(guò)上位機(jī)軟件的控制實(shí)現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)與其他儀器連用，方便從事光譜分析儀器等的科研人員使用。運(yùn)行過(guò)程如下:將光纖一段連接到本光纖光源的光纖接口上，另一端連接到光譜儀(本例選用海洋光學(xué)USB4000光譜儀)上。將三端電源線插頭一端連接到高能量可控脈沖型光纖光源上，另一端接上220V交流電源，將光線光源旁側(cè)總電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)。將USB數(shù)據(jù)線的一段接計(jì)算機(jī)，另一端接光纖光源，打開(kāi)上位機(jī)控制軟件，上位機(jī)軟件與光纖光源通信成功。輸入脈沖頻率，點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕，上位機(jī)軟件會(huì)通過(guò)串口發(fā)送指令給主控電路8，主控電路8就會(huì)產(chǎn)生脈沖信號(hào)輸入到脈沖氣燈電源5,脈沖氣燈電源5將低壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為高壓信號(hào)，并觸發(fā)脈沖氙燈I按設(shè)定頻率閃爍，高能量的脈沖光通過(guò)聚光物鏡2的會(huì)聚后，由標(biāo)準(zhǔn)光纖接口 3輸出。光線光源輸出的脈沖光經(jīng)過(guò)光纖10輸入到光譜儀，經(jīng)過(guò)光譜儀的分析并得到如圖2所示高能量脈沖氙燈光纖光源的光譜圖。
權(quán)利要求
1.高能量可控脈沖型光纖光源，其特征在于，包括: 殼體；位于可體內(nèi)的脈沖氙燈(I);脈沖氙燈電源(5);安置在脈沖氙燈前的聚光物鏡(2)，安置于氙燈燈頭前10mm，透鏡直徑10mm，焦距10mm，數(shù)值孔徑NA=0.22 ;光纖接頭(3)；氙燈控制模塊(4)，用于調(diào)整脈沖光的高壓值和脈沖頻率；600um的光纖(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高能量可控脈沖型光纖光源，其特征在于，所述氙燈控制模塊包括:外部脈沖觸發(fā)模塊(6);電源模塊(7);主控電路(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述高能量可控脈沖型光纖光源，其特征在于，還包括:上位機(jī)(9)，通過(guò)USB接口實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)氙燈控制模塊的控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述高能量可控脈沖型光纖光源，其特征在于，還包括:IXD顯示屏(11) ；LED指示燈(12);功能按鍵(13);高壓、頻率調(diào)節(jié)旋鈕(14) ;USB接口( 15);電源接頭(16);光纖光源撥動(dòng)開(kāi)關(guān)(17)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖光源，特別是涉及一種高能量可控制的脈沖氙燈光纖光源。技術(shù)方案如下高能量可控脈沖型光纖光源，包括殼體；位于可體內(nèi)的脈沖氙燈1；脈沖氙燈電源5；安置在脈沖氙燈前的聚光物鏡2，安置于氙燈燈頭前10mm，透鏡直徑10mm，焦距10mm，數(shù)值孔徑NA=0.22；光纖接頭3；氙燈控制模塊4，用于調(diào)整脈沖光的高壓值和脈沖頻率；600um的光纖10。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是實(shí)現(xiàn)了脈沖光的光纖方式輸出，實(shí)現(xiàn)了對(duì)脈沖氙燈一些性能指標(biāo)的可控可調(diào)，彌補(bǔ)了光譜分析儀器領(lǐng)域可控光源的空白。
文檔編號(hào)F21V13/02GK103162262SQ201310060109
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月26日
發(fā)明者趙友全, 顧建, 劉振江, 苗佩亮, 翟瑞偉 申請(qǐng)人:天津大學(xué)