CN106644402A - 一种积分球及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种积分球及其测量方法，该积分球包括内表面具有反射涂层的空心球壳、设置在空心球壳上的收光口及光探测器固定座；光探测器固定座上设有至少两个光探测器固定槽，至少两个光探测器固定槽均用于固定或容置光探测器，光探测器用于探测通过收光口入射的光信号的强度。通过上述方式，本发明能够测试多种不同波长、不同功率的光，以适用于多种不同型号的光源，极大的提高了积分球的测量灵活性。

Description

一种积分球及其测量方法

技术领域

本发明涉及激光器测试技术领域，特别是涉及一种积分球及其测量方法。

背景技术

积分球常作为测量各种光源的光学、辐射度学、色度学及电学特性的必不可少的仪器，可方便测量的特性包括光谱通量、光功率、光效、光谱强度、色品坐标、色温、显色指数、峰值波长、主波长、色纯度、半宽度、光谱功率分布等。因其具有高重复测量精度的特点，加上可以起到光功率衰减的效果，常常用于中、高功率输出的半导体激光器的性能测试系统中。

目前现有的厂商对外销售的积分球都是只配备单个探测器，只针对特定功率输出范围、特定波长范围的半导体激光器的测试。常因测试系统需要针对多种不同波长、不同功率的激光器配备不同规格的积分球，主要存在以下几个问题：配备不同的积分球需要非常昂贵的成本，单颗积分球价格在人民币几千到几万范围不等；经常进行更换积分球容易过程造成积分球损坏，接口的经常插拔还会带来与其他器件接触不好的潜在风险；测试系统不够灵活，不利于大批量的生产测试。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种积分球及其测量方法，能够测试多种不同波长、不同功率的光，以适用于多种不同型号的光源，极大的提高了积分球的测量灵活性。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种积分球，该积分球包括内表面具有反射涂层的空心球壳、设置在空心球壳上的收光口及光探测器固定座；光探测器固定座上设有至少两个光探测器固定槽，至少两个光探测器固定槽均用于固定或容置光探测器，光探测器用于探测通过收光口入射的光信号的强度。

其中，光探测器固定座包括盖板及支柱，支柱与盖板连接，支柱远离盖板的上表面设有至少两个光探测器固定槽。

其中，光探测器固定座设置于空心球壳表面的固定座容纳槽中，固定座容纳槽为管状结构，固定座容纳槽的一端连接空心球壳，另一端被盖板盖住，支柱容纳于固定座容纳槽的内部。

其中，盖板与支柱为螺接。

其中，至少两个光探测器固定槽的直径不同。

其中，收光口的形状为矩形、椭圆形或圆形。

其中，空心球壳包括第一半球壳和第二半球壳，第一半球壳与第二半球壳固定连接成一体的空心球壳；收光口设于第一半球壳的外表面，光探测器固定座设于第二半球壳的外表面。

其中，第一半球壳的外表面还设有球壳固定座，球壳固定座用于固定积分球；球壳固定座的中心与积分球的圆心间的连线与收光口中心与积分球的圆心的连线相垂直。

其中，第二半球壳的外表面还设有光纤连接头，光纤连接头用于固定连接光纤。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种积分球的测量方法，该方法包括：接收外部光源的光信号，其中光信号进入积分球内部并被积分球内表面漫射及反射；根据光信号从位于积分球的同一光探测器固定座上的至少两个光探测器中选择相应的光探测器；利用相应的光探测器探测光信号。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的积分球包括内表面具有反射涂层的空心球壳、设置在空心球壳上的收光口及光探测器固定座；光探测器固定座上设有至少两个光探测器固定槽，至少两个光探测器固定槽均用于固定或容置光探测器，光探测器用于探测通过收光口入射的光信号的强度。通过上述方式，能够保证有效的采集半导体激光器的输出光信号的同时，配备的多个类型光探测器可以测试多种不同波长、不同功率的光，以适用于多种不同型号的光源，极大的提高了积分球的测量灵活性。

附图说明

图1是本发明积分球第一实施方式的结构示意图；

图2是本发明积分球第一实施方式中光探测器固定座的结构示意图；

图3是本发明积分球第二实施方式的结构示意图；

图4是本发明积分球的测量方法一实施方式的流程示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明所提供的一种用于半导体激光器测试的积分球做进一步详细描述。

参阅图1，图1是本发明积分球第一实施方式的结构示意图。

该积分球包括内表面具有反射涂层的空心球壳11、设置在空心球壳11上的收光口12及光探测器固定座13。

可选的，可以将空心球壳11的内径设置为100mm。

可选的，空心球壳11的内部可以涂覆高反射率的材料，如氧化镁(MgO)、硫酸钡(BaSO₄)等。优选的，可以是聚四氟乙烯悬浮树脂(F4)，这种涂层不怕潮湿，稳定性好，可以大大提高积分球的效果。

可选的，收光口12的形状可以为矩形、椭圆形或圆形。

具体地，同时参阅图2，图2是本发明积分球第一实施方式中光探测器固定座的结构示意图。

光探测器固定座13上设有至少两个光探测器固定槽131，至少两个光探测器固定槽131均用于固定或容置光探测器132，光探测器132用于探测通过收光口12入射的光信号的强度。

可选的，在一具体的实施方式中，光探测器固定座13还包括盖板133及支柱134，支柱134与盖板133连接，支柱134远离盖板133的上表面设有至少两个光探测器固定槽131。

可选的，盖板133与支柱134为螺接，即通过螺钉135连接。

可选的，至少两个光探测器固定槽131的直径不同。例如图2所示，支柱134可以设置大小不同的多个光探测器固定槽131，用于容置或固定大小不同的光探测器132。

具体地，多个光探测器132可以是不同型号的，用以分别测试多种不同波长、功率的光，以适应多种不同型号的光源。

在具体工作中，将需要测试的光通过收光口12通入空心球壳11，光信号在接触到空心球壳11的内表面时，经过多次漫反射，最终被光探测器132所收集，并由光探测器132测量光信号强度。进一步，集成光探测器132在内的积分球配合其他模块如光谱仪、采集卡可以测量光源的多重参数，例如光谱通量、光功率、光效、光谱强度、色品坐标、色温、显色指数、峰值波长、主波长、色纯度、半宽度、光谱功率分布等。

具体地，在一具体实施例中，支座134的上表面设置了四个有用于放置光探测器(PD探测器)的光探测器固定槽131，两个小的用于TO-18封装形式的光探测器固定，两个大的为探测面积大一点的TO-5封装形式光探测器固定。

具体地，TO-18封装形式的光探测器可以是Si材料的TO-18封装形式的光探测器，也可以是InGaAs材料的TO-18封装形式的光探测器。TO-5封装形式光探测器可以是Si材料的TO-5封装形式的光探测器，也可以是InGaAs材料的TO-5封装形式的光探测器。InGaAs材料的光探测器可以测量900～1800nm范围的激光。集成四类不同大小的、不同材料的光探测器积分球可以很方便兼容测试系统，通过切换选择不同PD探测器测试多种不同波长、不同功率的激光器，大大扩展了可量测的波长、功率范围，这种方式极大的提高了积分球的测量灵活性。

区别于现有技术，本实施方式的积分球包括内表面具有反射涂层的空心球壳、设置在空心球壳上的收光口及光探测器固定座；光探测器固定座上设有至少两个光探测器固定槽，至少两个光探测器固定槽均用于固定或容置光探测器，光探测器用于探测通过收光口入射的光信号的强度。通过上述方式，能够保证有效的采集半导体激光器的输出光信号的同时，配备的多个类型光探测器可以测试多种不同波长、不同功率的光，以适用于多种不同型号的半导体激光器，极大的提高了积分球的测量灵活性。

参阅图3，图3是本发明积分球第二实施方式的结构示意图。

该积分球包括内表面具有反射涂层的空心球壳31、设置在空心球壳31上的收光口32及固定座容纳槽33。可选的，在本实施方式中，空心球壳31包括第一半球壳311和第二半球壳312，第一半球壳311与第二半球壳312固定连接成一体的空心球壳31；收光口32设于第一半球壳311的外表面，固定座容纳槽33设于第二半球壳312的外表面。

其中，第一半球壳311的外表面还设有球壳固定座34，球壳固定座34用于固定积分球。

可选的，球壳固定座34的中心与积分球的圆心间的连线与收光口32中心与积分球的圆心的连线相垂直。

其中，第二半球壳312的外表面还设有光纤连接头35，光纤连接头35用于固定连接光纤。可选的，光纤连接头35可以是SMA905、FC、TC等连接头，过连接头可以固定光纤，导出的光可以很方便的接入光谱分析设备，完成激光的光谱特性测量。

具体地，同时参阅图2和图3，其中，光探测器固定座13设置于空心球壳31表面的固定座容纳槽33中，固定座容纳槽33为管状结构，固定座容纳槽33的一端连接空心球壳31，另一端被盖板133盖住，支柱134容纳于固定座容纳槽33的内部。在具体操作中，将将光探测器固定座13的支柱134插入固定座容纳槽33中，用盖板133盖住固定座容纳槽33的外口，并通过螺钉固定。

其中，光探测器固定座上设有至少两个光探测器固定槽，至少两个光探测器固定槽均用于固定或容置光探测器，光探测器用于探测通过收光口32入射的光信号的强度。

可选的，在一实施方式中，该积分球还可以方便的与控制电路电连接，具体地，控制电路与至少两个光探测器电连接，用于根据光信号从至少两个光探测器选择相应的光探测器。

可以理解的，控制电路可以获取入射光的功率、波长等光电特性，从而选择相应的光电探测器进行光电探测。具体地，可以控制多个光探测器中的中的一个工作，而其余的光电探测器不工作。

可选的，在另一实施方式中，也可以接收用户的指令，选择性的开启其中的一个光电探测器进行工作。

参阅图4，图4是本发明积分球的测量方法一实施方式的流程示意图。该方法包括：

S41：接收外部光源的光信号，其中光信号进入积分球内部并被积分球内表面漫射及反射。

可选的，其中的光信号一般是激光信号，特别的，可以是半导体激光器发出的激光信号。

S42：根据光信号从位于积分球的同一光探测器固定座上的至少两个光探测器中选择相应的光探测器。

可选的，可以通过配合相应控制系统判断入射光的波长、功率等特性，以从至少两个光探测器中选择相应的光探测器进行光探测。

S43：利用相应的光探测器探测光信号。

可以理解的，本实施方式是基于上述积分球的一实施方法，其具体的实施原理类似，这里不再赘述。

区别于现有技术，本实施方式的积分球的测量方法包括：接收外部光源的光信号，其中光信号进入积分球内部并被积分球内表面漫射及反射；根据光信号从位于积分球的同一光探测器固定座上的至少两个光探测器中选择相应的光探测器；利用相应的光探测器探测光信号。通过上述方式，能够保证有效的采集半导体激光器的输出光信号的同时，配备的多个类型光探测器可以测试多种不同波长、不同功率的光，以适用于多种不同型号的光源，极大的提高了积分球的测量灵活性。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种积分球，其特征在于，包括内表面具有反射涂层的空心球壳、设置在所述空心球壳上的收光口及光探测器固定座；

所述光探测器固定座上设有至少两个光探测器固定槽，所述至少两个光探测器固定槽均用于固定或容置光探测器，所述光探测器用于探测通过所述收光口入射的光信号的强度。

2.根据权利要求1所述的积分球，其特征在于，

所述光探测器固定座包括盖板及支柱，所述支柱与所述盖板连接，所述支柱远离所述盖板的上表面设有所述至少两个光探测器固定槽。

3.根据权利要求2所述的积分球，其特征在于，

所述光探测器固定座设置于所述空心球壳表面的固定座容纳槽中，所述固定座容纳槽为管状结构，所述固定座容纳槽的一端连接所述空心球壳，另一端被所述盖板盖住，所述支柱容纳于所述固定座容纳槽的内部。

4.根据权利要求2所述的积分球，其特征在于，

所述盖板与所述支柱为螺接。

5.根据权利要求1-4任一所述的积分球，其特征在于，

所述至少两个光探测器固定槽的直径不同。

6.根据权利要求1所述的积分球，其特征在于，

所述收光口的形状为矩形、椭圆形或圆形。

7.根据权利要求1所述的积分球，其特征在于，

所述空心球壳包括第一半球壳和第二半球壳，所述第一半球壳与所述第二半球壳固定连接成一体的所述空心球壳；

所述收光口设于所述第一半球壳的外表面，所述光探测器固定座设于所述第二半球壳的外表面。

8.根据权利要求7所述的积分球，其特征在于，

所述第一半球壳的外表面还设有球壳固定座，所述球壳固定座用于固定所述积分球；

所述球壳固定座的中心与所述积分球的圆心间的连线与所述收光口中心与所述积分球的圆心的连线相垂直。

9.根据权利要求7所述的积分球，其特征在于，

所述第二半球壳的外表面还设有光纤连接头，所述光纤连接头用于固定连接光纤。

10.一种积分球的测量方法，其特征在于，包括：

接收外部光源的光信号，其中所述光信号进入所述积分球内部并被所述积分球内表面漫射及反射；

根据所述光信号从位于所述积分球的同一光探测器固定座上的至少两个光探测器中选择相应的光探测器；

利用所述相应的光探测器探测所述光信号。