CN203629683U - 一种辐射能量和波长可调的光纤辐射源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种辐射能量和波长可调的光纤辐射源，包括发光源、单色仪、输入准直器、衰减片、输出准直器、步进电机、步进电机螺杆和光纤，所述发光源对准单色仪的入射狭缝，将输入准直器设置在单色仪的出射狭缝处，衰减片位于输入准直器和输出准直器之间，步进电机通过步进电机螺杆与衰减片连接，控制衰减片的运动，将光纤的输入端口与输出准直器的出射端口连接。采用上述方案，通过调节单色仪和衰减片的衰减比，即可实现波长和辐射能量均可调的辐射源，通过光纤输出光束，可方便的改变光束的传播方向，能够满足光谱仪、光电探测器等定标时对辐射源的辐射能量和波长可调、光束方向灵活改变的需求。

Description

一种辐射能量和波长可调的光纤辐射源

技术领域

本实用新型属于辐射源技术领域，尤其涉及的是一种辐射能量和波长可调的光纤辐射源。

背景技术

在光谱仪、光电探测器、卫星遥感光学传感器、相机等仪器的研制中，为了保证光谱信息、探测数据的准确性，需要对光谱仪、光电探测器等进行精确的辐射定标，以确保仪器的精度。在对光谱仪、光电探测器等仪器进行定标时，通常采用辐射源直接照射仪器，实现光谱响应度的定标。

在实际应用中，光谱仪、光电探测器等仪器具有一定的工作波长范围，而且光谱响应度与波长相关，因此需要采用单一波长的光照射光谱仪、光电探测器等仪器，为了实现工作波长范围内的定标，需要不断调节辐射源的波长。由于仪器误差、大气环境的影响，用单一波长光束在同一辐射能量测试光谱响应度，存在较大的测试误差，为了准确测量单一波长对应的光谱响应度，需要调节同一波长的辐射能量，实现在不同辐射能量的照射下，测试多组光谱响应度，取平均值做为该波长的光谱响应度，可减少测试误差，提高测试精度。

在现有技术中，论文“大气遥感远紫外光谱仪绝对光谱辐照度响应度定标方法研究”（光谱学与光谱分析，第33卷第1期，第246～249页，2013年1月）公开了一种用于光谱响应度定标的紫外辐射源，该辐射源主要由发光源、单色仪和准直系统组成，可实现115nm～380nm的单色光输出。在该文献中，发光源出射的光谱为连续谱，用单色仪对连续谱进行分色使各谱线分立，通过旋转单色仪中的光栅完成波长切换，通过单色仪中出射狭缝发射出单色光，最后利用准直系统将发散光转化为平行光。在利用该辐射源对光谱仪、光电探测器等仪器进行定标时，需要将定标仪器对准该辐射源的出射口径，当定标仪器的位置或接收光束方向变动时，需要通过移动整个辐射源来实现光束出射口径对准定标仪器接收面，操作繁琐，难以精确对准。另外，在该辐射源中，并没有对单一波长的辐射能量进行调节，无法实现不同辐射能量照射下，定标仪器光谱响应度的测试，影响了测试准确度，增大了测试误差。

现有技术的缺点：1.现有可调单色辐射源无法实现单一波长辐射能量的大动态范围调节，从而影响光谱响应度的定标精度；2.当光谱仪、光电探测器等仪器的位置或光束接收面改变方向时，需要通过移动整个辐射源来实现光束传播方向的改变，使用不便，对准困难。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种辐射能量和波长可调的光纤辐射源。

本实用新型的技术方案如下：

一种辐射能量和波长可调的光纤辐射源，包括发光源、单色仪，所述单色仪主要由入射狭缝、出射狭缝、可旋转的光栅组成，所述发光源对准单色仪的入射狭缝，其中，还包括输入准直器、衰减片、输出准直器、步进电机、步进电机螺杆和光纤，将输入准直器设置在单色仪的出射狭缝处，所述衰减片位于输入准直器和输出准直器之间，所述步进电机通过步进电机螺杆与衰减片连接，控制衰减片的运动，将光纤的输入端口与输出准直器的出射端口连接。

所述的光纤辐射源，其中，发光源发射的光通过单色仪的入射狭缝进入单色仪，所述单色仪对光束进行分光使各波长光分开，将所需波长的光束通过单色仪的出射狭缝进入输入准直器，所述输入准直器对单色仪输出的光束准直之后，通过衰减片实现光束能量的衰减，经过衰减的光束通过输出准直器耦合进入光纤，通过光纤输出所需波长辐射能量的光束。

所述的光纤辐射源，其中，所述发光源发射的光为连续光；所述发光源为紫外波段或可见波段或红外波段的发光源。

所述的光纤辐射源，其中，通过旋转单色仪中的光栅调节进入单色仪出射狭缝光束的波长，通过改变衰减片的衰减量以实现光束辐射能量的调节，通过改变光纤出射端口方向，以调节光束传播方向。

所述的光纤辐射源，其中，所述单色仪、输入准直器、衰减片、输出准直器、光纤与所述发光源发射的光波长范围相匹配。

所述的光纤辐射源，其中，所述发光源发射的光波长范围是1300nm～1560nm，则所述单色仪、输入准直器、衰减片、输出准直器、光纤的工作波长涵盖1300nm～1560nm的范围。

所述的光纤辐射源，其中，所述衰减片以楔形的玻璃基片为载体，对光的衰减量沿长度方向呈线性变化。

所述的光纤辐射源，其中，所述步进电机通过步进电机螺杆控制衰减片的位置，以实现光能量的连续可调衰减。

所述的光纤辐射源，其中，将衰减后的光束经过输出准直器耦合进入光纤，通过光纤输出所需波长和光能量的光束。

采用上述方案，不仅实现了辐射源的波长可调，而且也实现了辐射源的辐射能量可调，可以对光谱仪、光电探测器等仪器在同一波长、不同辐射能量的照射下，测试多组光谱响应度，取平均值作为该波长的光谱响应度，实现了光谱响应度更精确的定标。另外，本实用新型通过光纤输出光束，只需改变光纤输出端口方向即可实现输出光束传播方向的改变，无需移动整个辐射源，灵活方便。

附图说明

图1为本实用新型辐射能量和波长可调的光纤辐射源的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

实施例1

如图1所示，本实用新型提出一种辐射能量和波长可调的光纤辐射源，主要由发光源1、单色仪2、输入准直器3、衰减片4、输出准直器5、步进电机6、步进电机螺杆7和光纤8组成。单色仪2主要由入射狭缝、出射狭缝和可旋转的光栅组成，发光源1对准单色仪2的入射狭缝，输入准直器3安装在单色仪2的出射狭缝处，衰减片4位于输入准直器3和输出准直器5之间，步进电机6通过步进电机螺杆7与衰减片4连接，光纤8的输入端口与输出准直器5的出射端口连接。

发光源1发射的光为连续光，通过单色仪2的入射狭缝进入单色仪2，单色仪2对连续光进行分光使各波长光分立，单一波长的光束通过单色仪2的出射狭缝进入输入准直器3，输入准直器3对单一波长的光束准直之后，通过衰减片4实现光束能量的衰减，经过衰减的光束通过输出准直器5耦合射入光纤8，在光纤8的端口输出所需单一波长辐射能量的光束。通过旋转单色仪2中的光栅即可完成波长切换，通过改变衰减片4的衰减比即可实现辐射能量的调节，通过改变光纤8出射端口方向，即可实现光束传播方向的调节，从而实现了光谱仪、光电探测器等仪器对定标辐射源的辐射能量和波长均可调，光束传播方向可灵活改变的需求。

在本实用新型中，发光源1可为紫外波段、可见波段、红外波段的发光源，单色仪2、输入准直器3、衰减片4、输出准直器5和光纤8与发光源1的工作波长匹配。例如，若发光源1的工作波长是1300nm～1560nm，则单色仪2、输入准直器3、衰减片4、输出准直器5和光纤8的工作波长至少要涵盖1300nm～1560nm，才能实现对发光源发出的谱线进行分色、准直、衰减及传输。衰减片4是以楔形的K9玻璃基片为载体，在其长度方向采用真空沉积法镀上中性密度的Ni和Cr合金（具有优良的均匀性和平坦的光谱透射特性），通过控制合金沿长度方向的厚度，可以使其对光的衰减量沿长度方向呈线性变化。当光通过衰减片4时，光的能量部分被合金反射和吸收，从而使光能量的强度减弱了。通过步进电机6和步进电机螺杆7控制衰减片4的位置，即可实现光能量的连续可调衰减。

单色仪2出射的单色光通过输入准直器3后进入衰减片4进行衰减，步进电机6通过步进电机螺杆7控制衰减片4的位置，实现光能量的连续可调衰减，衰减后的光束经过输出准直器5耦合进入光纤8，通过光纤8输出所需波长和辐射能量的辐射源。

本实用新型不仅实现了辐射源的波长可调，而且也实现了辐射源的辐射能量可调，可以对光谱仪、光电探测器等仪器在同一波长、不同辐射能量的照射下，测试多组光谱响应度，取平均值作为该波长的光谱响应度，实现了光谱响应度更精确的定标。另外，本实用新型通过光纤输出光束，只需改变光纤输出端口方向即可实现输出光束传播方向的改变，无需移动整个辐射源，灵活方便。

在本实用新型中，通过改变发光源，并采用相应工作波段的单色仪、准直器、衰减片和光纤，即可实现紫外波段、可见波段、红外波段的辐射源，能够满足各种波长和辐射能量的辐射源需求。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种辐射能量和波长可调的光纤辐射源，包括发光源、单色仪，所述单色仪主要由入射狭缝、出射狭缝、可旋转的光栅组成，所述发光源对准单色仪的入射狭缝，其特征在于，还包括输入准直器、衰减片、输出准直器、步进电机、步进电机螺杆和光纤，将输入准直器设置在单色仪的出射狭缝处，所述衰减片位于输入准直器和输出准直器之间，所述步进电机通过步进电机螺杆与衰减片连接，控制衰减片的运动，将光纤的输入端口与输出准直器的出射端口连接。 

2.如权利要求1所述的光纤辐射源，其特征在于，所述发光源发射的光为连续光；所述发光源为紫外波段或可见波段或红外波段的发光源。 

3.如权利要求2所述的光纤辐射源，其特征在于，所述单色仪、输入准直器、衰减片、输出准直器、光纤与所述发光源发射的光波长范围相匹配。 

4.如权利要求3所述的光纤辐射源，其特征在于，所述发光源发射的光波长范围是1300nm～1560nm，则所述单色仪、输入准直器、衰减片、输出准直器、光纤8的工作波长涵盖1300nm～1560nm的范围。 

5.如权利要求1所述的光纤辐射源，其特征在于，所述衰减片以楔形的玻璃基片为载体，对光的衰减量沿长度方向呈线性变化。