本实用新型属于光学测量技术领域，具体涉及一种基于散射板散射取样的全孔径背向散射光测量系统。
背景技术：
激光核聚变是目前普遍采用的一种人工可控核聚变，它在民用和军事上都具有十分重大的研究意义：为人类探索一种取之不尽的清洁核能源；用来研制“干净”(无放射污染)的核武器、发展高能激光武器；部分替代核实验。
因此，激光核聚变受到世界各核大国的高度重视，从20世纪70年代后半叶开始，俄、美、日、法、中、英等国相继开始高功率激光驱动器的研制。美国在此领域的研究处于领先地位，并于2009年正式建成包含192路的超大型激光驱动装置“NIF”；法国正在建设的MLF包含240路激光；日本也在酝酿建造大型激光驱动器，并计划在2015-2020年间完成可应用于发电的基础技术研究。中国也建立了一系列的激光驱动装置(星光系列、神光系列等)，2015年完成建设的国内最大的激光驱动装置“神光－Ⅲ”包含48路激光。
然而，美国NIF在2010年的点火没有成功，这在世界范围引起了较大的震惊。NIF随后的研究发现，原来在较小规模激光驱动器上验证的理论模型在NIF上不再适用，NIF打靶激光的背向散射份额大大超出了原来的预期值，打靶激光能量被大幅消弱，聚变燃料压缩对称性遭到破坏，导致点火失败，由此可见背向散射测量系统在建造一个新的激光驱动装置过程中起到的不可替代的作用。
国内对背向散射的研究起步也较早，背向散射诊断技术的发展大致经历了两个阶段：
第一阶段，采用大口径、长焦距菲涅尔透镜聚焦全孔径背向散射光，在焦点附近进行光学测量。但由于菲涅尔透镜采用光学塑料制作，其在强光作用下非线性效应严重，其应用受到制约。
第二阶段，采用大口径金属离轴抛物面反射镜聚焦全孔径背向散射光，并在光束聚焦之前利用二向色镜将光束光谱分离(分为拉曼散射光谱和布里渊散射光谱)。分离后，在拉曼散射光束和布里渊散射光束的焦点处分别实施空间滤波，滤除杂散光的干扰；然后，分别将两光束准直并多次取样，依次进行空间分布测量、光谱测量、时间测量、能量测量。该方案通过滤波防杂光效果较佳，但金属离轴抛物镜激光损伤阈值不高，且系统体积较为庞大。未来超大规模激光聚变装置的全孔径背向散射能量必将更高，金属镜极易损伤；且其光束集成度更高，空间有限，体积庞大的诊断设备难以适用。
技术实现要素：
本实用新型目的是提供一种基于散射板散射取样的全孔径背向散射光测量系统，解决了现有的诊断设备存在的损伤阈值低、体积庞大的技术问题。
本实用新型的技术解决方案是：一种基于散射板散射取样的全孔径背向散射光测量系统，其特殊之处在于：包括离轴抛物面型散射板和位于离轴抛物面型散射板焦点处的探头组，所述探头组包括两个能量测量单元、两个时间测量单元、两个光谱测量单元、一个标定探头单元和一个空间分布测量单元；两个能量测量单元分别用于进行长波能量测量和短波能量测量，两个时间测量单元分别用于进行长波时间测量和短波时间测量，两个光谱测量单元分别用于进行长波光谱测量和短波光谱测量。
优选地，上述能量测量单元包括沿光路方向依次设置的能量测量带通滤光片、能量测量可变光阑、能量测量聚光镜头和能量计。
进一步地，在用于长波能量测量的能量测量单元中，能量测量带通滤光片的通光带宽为400-700nm；在用于短波能量测量的能量测量单元中，能量测量带通滤光片的通光带宽为351±3nm。
优选地，上述时间测量单元包括沿光路方向依次设置的时间测量带通滤光片、时间测量耦合镜头和快光电管。
进一步地，在用于长波时间测量的时间测量单元中，时间测量带通滤光片的通光带宽为400-700nm；在用于短波时间测量的时间测量单元中，时间测量带通滤光片的通光带宽为351±3nm。
优选地，上述光谱测量单元包括沿光路方向依次设置的光谱测量带通滤光片、光谱测量光阑、光谱测量耦合镜头和多模光纤，所述多模光纤与光谱仪相连。
进一步地，在用于长波光谱测量的光谱测量单元中，光谱测量带通滤光片的通光带宽为400-700nm；在用于短波光谱测量的光谱测量单元中，光谱测量带通滤光片的通光带宽为351±3nm。
优选地，上述标定探头单元包括光电探头和可旋转保护盖板。
优选地，上述空间分布测量单元包括空间分布成像镜头和ICCD相机，所述空间分布成像镜头内设置有空间分布测量可变光阑。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出了一种基于散射板散射取样的全孔径背向散射光测量系统。散射板损伤阈值高，克服了现有诊断设备损伤阈值低的问题；采用一个探头组直接对散射板的漫反射光进行测量(具体包括空间分布测量、光谱测量、时间测量、能量测量)，显著简化了取样和测量光路，克服了采用长焦聚焦镜的系统体积庞大的缺点，特别适合于多束激光合束打靶的情况，能够满足大规模激光驱动装置全孔径背向散射诊断的需求。
附图说明
图1为本实用新型基于散射板散射取样的全孔径背向散射光测量系统的测量光路结构示意图。
图2为本实用新型探头组的平面结构示意图。
图3为本实用新型能量测量单元结构示意图。
图4为本实用新型时间测量单元结构示意图。
图5为本实用新型光谱测量单元结构示意图。
图6为本实用新型标定探头单元结构示意图。
图7为本实用新型空间分布测量单元结构示意图。
图8为本实用新型应用于八激光合束打靶条件下的光路布局示意图。
图9为图8中光路的侧向视图。
其中，附图标记为：1-全孔径背向散射光束，2-离轴抛物面型散射板，3-探头组，31-能量测量单元，311-能量测量带通滤光片，312-能量测量可变光阑，313-能量测量聚光镜头，314-能量计，32-时间测量单元，321-时间测量带通滤光片，322-时间测量耦合镜头，323-快光电管，33-光谱测量单元，331-光谱测量带通滤光片，332-光谱测量光阑，333-光谱测量耦合镜头，334-多模光纤，34-标定探头单元，341-光电探头，342-可旋转保护盖板，343-步进电机，35-空间分布测量单元，351-空间分布成像镜头，352-ICCD相机，353-空间分布测量可变光阑。
具体实施方式
参见图1，本实用新型提供一种基于散射板散射取样的全孔径背向散射光测量系统，该系统包括离轴抛物面型散射板2和位于离轴抛物面型散射板2焦点处的探头组3，抛物面型的设计是为了减小时间测量误差，离轴设计是为了防止探头组遮挡光路。根据光学常识，在抛物面焦点处是没有任何像差，即到达焦点的各种光线的光程相等，不存在时间差。近似平行的全孔径背向散射光束1入射到离轴抛物面型散射板2上，利用探头组3接收离轴抛物面型散射板2的漫反射光，并对其进行散射时间测量、散射光空间分布测量、散射能量测量、散射光谱测量等。
参见图2，探头组3包括两个能量测量单元31、两个时间测量单元32、两个光谱测量单元33、一个标定探头单元34和一个空间分布测量单元35。两个能量测量单元31分别用于进行长波能量测量和短波能量测量，两个时间测量单元32分别用于进行长波时间测量和短波时间测量，两个光谱测量单元33分别用于进行长波光谱测量和短波光谱测量。
参见图3，能量测量单元31包括沿光路方向依次设置的能量测量带通滤光片311、能量测量可变光阑312、能量测量聚光镜头313和能量计314。应用于长波测量时，能量测量带通滤光片311的通光带宽为400-700nm；应用于短波测量时，能量测量带通滤光片311的通光带宽为351±3nm。能量测量可变光阑312可以调节通光量的大小，以满足不同散射水平的各种实验的需求。
参见图4，时间测量单元32包括沿光路方向依次设置的时间测量带通滤光片321、时间测量耦合镜头322和快光电管323。应用于长波测量时，时间测量带通滤光片321的通光带宽为400-700nm；应用于短波测量时，时间测量带通滤光片321的通光带宽为351±3nm。在散射时间测量中，为减小时间测量误差，将散射板的面型设计为抛物面，同时将探头组置于抛物面焦点处，理论上在抛物面焦点处的时间弥散为零，这对时间测量单元来说极为有利。
参见图5，光谱测量单元33包括沿光路方向依次设置的光谱测量带通滤光片331、光谱测量光阑332、光谱测量耦合镜头333和多模光纤334，多模光纤334与光谱仪相连。应用于长波测量时，光谱测量带通滤光片331的通光带宽为400-700nm；应用于短波测量时，光谱测量带通滤光片331的通光带宽为351±3nm。
参加图6，标定探头单元34包括光电探头341和可旋转保护盖板342。可旋转保护盖板342可以在步进电机343的驱动下旋转，在标定时开启，标定结束后关闭以保护光电探头341。
参见图7，空间分布测量单元35包括空间分布成像镜头351和ICCD相机352，空间分布成像镜头351内设置有空间分布测量可变光阑353。空间分布测量可变光阑353可以控制通光量，防止ICCD相机352曝光不足或过饱和。
参见图8和图9，对于8束集束(8激光围成正方形，分别位于正方形四角和四边中点位置)打靶的情况，全孔径背向散射测量系统的一种布局如图8所示。这种布局的优点是：结构紧凑，相互独立，互不干涉。