光谱通用款积分球

随着惯性约束聚变（ICF）物理理论的不断发展以及精密物理实验要求的不断提高，激光驱动器的光束路数急剧增多，光路长度和元器件数目成倍增长。模块化是新一代激光驱动器的发展趋势。对于高功率激光多参数测量系统，模块化设计要求测量系统集成化高、体积小、调试简单，对于待测光入射方向有一定的宽容度。

激光多参数测量系统常用于测量激光的时间波形、光谱、能量等参数。在现有的激光多参数测量系统中，主要有两种分光技术。一种基于光的透反射特性，由多片镀膜石英平板组成，通过光学镀膜实现不同配比的分光，这种技术能够精确控制分光配比，通过调节镜片角度可控制输出光路方向。其缺点是针对每一片平板玻璃需要单独调节，费时费力，也不易于集成。另一种分光技术基于光的衍射特性，利用光栅的零级衍射和±1级衍射进行分光，通过设计光栅结构使得光束按照不同配比、不同角度出射。

这种技术采用单一器件实现分光，解决了集成化的问题。但是光栅的损伤阈值较低，容易被激光损伤。同时，两种方案对于入射光的入射方向要求很高，若入射方向出现一定偏差，出射光就无法准确打到测量设备感光元件上，造成测量精度下降甚至无法读数，不利于测量系统的模块化设计。为克服上述分光技术的不足，提出一种基于积分球的分光技术和多参数测量方案，可用于测量能量参数、光谱参数、时间参数。

积分球是一个内部涂有漫反射涂层的空腔球体，常用于光源的计量与测量仪器的校准。在该测量方案中，积分球起到了分光的作用。入射光从A孔进入积分球，光束在内部经历多次漫反射，分别由B、C、D孔出射。B、C、D孔分别对应能量参数测量、时间参数测量、光谱参数测量。

光子在积分球内部不断漫反射的过程中，由于漫反射材质的吸收损耗和出射孔、入射孔的溢出损耗，积分球内部的光子数不断减少，当积分球内部的光子数不足总数目0.1%时，可视为球腔中已无光子。在入射波长一定的情况下，激光能量正比于光子数目，通过计算从出孔溢出的光子数与总光子数的比值可以得到衰减率。

基于积分球的参数测量系统可以对出射光的各项参数进行测量，包括入射光的能量数、时间波形参数以及光谱参数。相比于传统测量方案，采用积分球作为分光元件的测量系统具有易于集成、占用空间体积小等优点。