CN211824735U - 一种积分球光度计的光谱响应度测量系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉一种积分球光度计光谱响应度测量系统，包括积分球，设置在积分球壁上的宽带光探测器和三个及以上不同峰值波长可调的参考光源，积分球壁上设有入射窗口，参考光源的出射光通过入射窗口入射至积分球内。三个及以上不同峰值波长不同可调的参考光源覆盖指定波段范围，宽带光探测器获取所述积分球内混合光线的光度值Mi（i=1,2,…n），其中n为参考光源的个数。结合事先通过其它精度更高的系统定标或后续测量获取的每个参考光源对应的光谱辐射通量Pi（λ）（i=1,2,…n），建立方程组并进行数值计算，实现积分球光度计的光谱响应度值Srel（λ）的测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及光电测试领域，具体涉及一种积分球光度计光谱响应度测量系统。
背景技术
积分球光谱仪和积分球光度计是常用的光度测量装置，其中积分球光度计因具有高灵敏响应度、大线性动态范围等优点，在弱光测量领域具有独特的应用优势。但积分球光度计在测量光度值时通常存在光谱失匹配误差，特别是对于窄带光源的测量，由光谱失匹配所引起的测量误差则很大。因此，对积分球光度计系统的光谱失匹配误差进行评估和失匹配校正是很有必要的。
目前，常用的探测器光谱响应度测量方法是采用基于可调谐激光或基于灯-单色仪系统的光谱比较装置，如NIST的SIRCUS系统和SCF系统。通过生成带宽较窄的单色光源，比较被测探测器与参考探测器的读数，以获得被测探测器的光谱响应度。此类方法对实验室环境和设备要求都较高，且从经济成本等方面考虑亦不适用于工业应用。此外，若将积分球光度计系统看作一个整体，采用以上的光谱比较装置，与具有溯源光谱响应率的参考探测器相比较，积分球光度计系统的灵敏度也可能达不到，并且还增加了测量校正的复杂性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种积分球光度计光谱响应度测量系统，旨在解决现有技术对积分球光度计的光谱响应测量的技术难题。
本实用新型通过以下技术方案实现：
包括积分球，设置在积分球壁上的宽带光探测器和三个及以上不同峰值波长可调的参考光源，其特征在于，积分球壁上设有入射窗口，参考光源的出射光通过入射窗口入射至积分球内。
具体的，三个及以上峰值波长不同的参考光源覆盖指定波段范围，每个参考光源的出射光通过积分球上的入射口入射到积分球内，设置在积分球壁上的宽带光探测器获取所述积分球内混合光线的光度值Mi（i=1,2,…n），其中n为参考光源的个数。结合事先通过其它精度更高的系统定标或后续测量获取的每个参考光源对应的光谱辐射通量Pi（λ）（i=1,2,…n），建立如下方程组并进行数值计算，得到积分球光度计的光谱响应度值Srel（λ）。
作为一种技术方案，所述的参考光源为LED光源，LED光源由光谱相互交叠的单色光LED和/或白光LED组成。
具体的，LED光源波长分布并覆盖指定波段范围，且光谱相互交叠。LED光源的光谱辐射通量可事先测得或在积分球上配置光谱仪来获取。以系列单色LED作为光源，积分球光度计系统的光谱响应度测量会受到LED种类、数量、带宽等因素的影响。在指定波段范围内，参考光源出射的光的带宽越窄，由于出射光的光谱需相互交叠，因此需要更多指定波段的参考光源，则可获得更多组的Mi和Pi，基于公式，最终得到的积分球光度计系统的光谱响应度准确度越高。
作为一种技术方案，所述参考光源为具有特征波长的激光器，或者所述参考光源为两个及以上具有特征波长的激光器组成。
具体的，采用激光作为参考光源可得到较好的结果，但成本较高，且激光功率的大小需根据积分球的尺寸进行调整。
作为一种技术方案，包括入射光阑和校准探测器，入射光阑设置在入射窗口的外侧，校准探测器设置在入射光阑的光阑口上，并可切入或切出光路。
具体的，参考光源的绝对辐射通量由所述的校准探测器测量的辐射照度与所述的入射光阑面积相乘获得。
作为一种技术方案，参考光源为具有均匀出光面的可调积分球面光源，并在参考光源的出光面设具有可拆卸的光谱辐射计。
具体的，面光源为具有均匀出光面的可调光源，通过调节出射在制定波段范围内，三个及以上不同不同峰值波长，且光谱相互交叠的光线；且出光面设置有可拆卸的辐射度计用于获取面光源出射光线的光谱辐射通量。
作为一种技术方案，包括光谱测量窗口和光谱辐射计，光谱测量窗口设置在积分球壁上，光谱辐射计与光谱测量窗口相连。
具体的，积分球壁上设置光谱测量窗口并连接光谱辐射计，可获取参考光源的光谱辐射通量。
作为一种技术方案，包括光分束器和监测装置，光分束器设置在参考光源出射光光路上，监测装置用于测量光分束器分出的监测光束。
作为一种技术方案，积分球内设有挡板。
具体的，使得测量装置避免光线直射。
作为一种技术方案，入射窗口处的外侧设有衰减装置。
具体的，以激光器作为光源，大功率激光容易对积分球的涂层产生损坏，衰减装置可对测量光束的功率密度进行合理的衰减，以满足光学测量元件的量程范围。理想的衰减装置与入射激光的波长、入射角度和偏振态等参数不相关，仅仅对入射激光的幅值进行相应的衰减，并且在一定范围内的衰减是线性的。
作为一种技术方案，积分球内设有散光装置。
具体的，散光器进一步可降低入射激光的功率密度，减少大功率激光对光路上的光学元件的影响，提高光学元件对测量结果的准确性，在保证积分球响应的同时，不损伤积分球涂层。
本实用新型提供一种积分球光度计光谱响应度测量系统，包括积分球，设置在积分球壁上的宽带光探测器和三个及以上峰值波长不同的参考光源。获取每个参考光源下，积分球内混合光线的光度值Mi（i=1,2,…n），及每个参考光源对应的光谱辐射通量Pi（λ）（i=1,2,…n），建立方程组进行数值计算，得到积分球光度计的光谱响应度值Srel（λ）。
附图说明
附图1为本实用新型的采用LED光源的积分球光度计光谱响应度测量系统的结构示意图；
附图2为本实用新型的采用激光器的积分球光度计光谱响应度测量系统的结构示意图；
附图3为本实用新型的一种积分球光度计光谱响应度测量系统的结构示意图；
1—积分球；2—宽带光探测器；3—入射窗口；4-1—LED光源；4-2—激光器；4-3—积分球面光源；5—衰减装置；6-散光装置；7—光谱测量窗口；8—光谱辐射计；9—校准探测器；10-入射光阑；11-挡板；12-光分束器；13-监测装置。
具体实施方式：
实施例1
如图1所示，本实用新型的一种积分球光度计光谱响应度测量系统，包括积分球1，设置在积分球1壁上的宽带光探测器2和LED光源4-1，LED光源4-1可依次出射三个及以上指定波段的光线；LED光源4-1前设有光分束器12；监测装置13用于测量光分束器12分出的监测光束；入射窗口3外侧设有入射光阑10及校准探测器9，校准探测器9可切入切出光路，设置在入射光阑10的光阑口上，用于获取入射至积分球1内的光的辐射照度值；积分球1壁上还设有入射窗口3，光谱测量窗口7。光谱测量窗口7连接有光谱辐射计8；同时，积分球1内还设有挡板11。
该实施例的具体测量方包括以下步骤：
（1）LED光源4-1依次出射的光线经过光分束器12分为测量光束和监测光束，监测装置13测量监测光束，测量光束入射至积分球1内；
（2）通过宽带光探测器2获取积分球内混合光线的光度值Mi（i=1,2,…n）；
（3）通过光谱辐射计8获取LED光源4-1出射光线的相对光谱辐射通量；
（4）通过校准探测器9获取辐照度E i 并结合入射光阑10的面积A，计算得到LED光源4-1入射至积分球内的光线的绝对光谱辐射通量Pi（i=1,2,…n）=E i ·A，并对光谱辐射计8获取相对光谱辐射通量值进行校准，得到积分球光度计系统接收到的总光谱辐射通量Pi（λ）（i=1,2,…n）；
（5）根据LED光源4-1所出射光线的光度值Mi和校准后的总光谱辐射通量Pi（λ）（i=1,2,…n），数值求解得到积分球光度计的光谱响应度S rel （λ）（i=1,2,…n）：
实施例2
如图2所示，本实用新型的一种积分球光度计光谱响应度测量系统，包括：积分球1，积分球1壁上设置有宽带光探测器2，积分球1上还设有入射窗口3。与实施例1相比，参考光源为激光器4-2。入射窗口3外侧设置有衰减装置5，积分球1内还设置有散光装置6。
该实施例的具体测量方包括以下步骤：
（1）激光器4-2出射具有特征波长的激光；
（2）事先获取激光器4-2出射光的光谱功率通量Pi（λ）（i=1,2,…n）
（3）激光器4-2出射的激光经过衰减装置5后入射至积分球1内，并经过散装装置6降低激光的功率密度；
（4）通过宽带光探测器2获取积分球内光线的光度值Mi（i=1,2,…n）；
（5）根据激光器4-2所出射光线的光度值Mi和光谱辐射通量Pi（λ），数值求解得到积分球光度计的光谱响应度S rel （λ）（i=1,2,…n）：
实施例3
如图3所示，本实用新型的一种积分球光度计光谱响应度测量系统，包括积分球面光源4-3、积分球1，积分球1壁上设置有宽带光探测器2，积分球1上还设有入射窗口3，积分球面光源4-3通过调节可出射三个及以上指定波段的光线，且在面光源的出光面设具有可拆卸的光谱辐射计8。
积分球光度计光谱响应测量方法包括以下步骤：
（1）积分球面光源4-3通过调节出射三个及以上指定波段，且光谱相互交叠的光线；
（2）位于积分球面光源4-3出光面上可拆卸的辐射度计，用于获取LED光源4-1出射光线的光谱辐射通量Pi（λ）（i=1,2,…n）；
（3）积分球面光源4-3出射的光线通过入射窗口3入射至积分球1内；
（4）通过宽带光探测器2获取积分球内混合光线的光度值Mi（i=1,2,…n）；
（5）根据积分球面光源4-3所出射光线的光度值Mi和光谱辐射通量Pi（λ），数值求解得到积分球光度计的光谱响应度S rel （λ）（i=1,2,…n）：
以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了说明，但本领域技术人员应当理解，以上实施例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域技术人员应当理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的保护范围由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种积分球光度计的光谱响应度测量系统，其特征在于，包括积分球（1），设置在积分球（1）壁上的宽带光探测器（2）和三个及以上不同峰值波长可调的参考光源（4），积分球（1）壁上设有入射窗口（3），参考光源（4）的出射光通过入射窗口（3）入射至积分球（1）内；还包括光分束器（12）和监测装置（13），光分束器（12）设置在参考光源（4）出射光光路上，监测装置（13）用于测量光分束器（12）分出的监测光束。
2.如权利要求1所述的一种积分球光度计的光谱响应度测量系统，其特征在于，所述的参考光源（4）为LED光源（4-1），LED光源（4-1）由光谱相互交叠的单色光LED和/或白光LED组成。
3.如权利要求1所述的一种积分球光度计的光谱响应度测量系统，其特征在于，所述参考光源（4）为具有特征波长的激光器（4-2），或者所述参考光源（4）为两个及以上具有特征波长的激光器（4-2）组成。
4.如权利要求1所述的一种积分球光度计的光谱响应度测量系统，其特征在于，包括入射光阑（10）和校准探测器（9），入射光阑（10）设置在入射窗口（3）的外侧，校准探测器（9）设置在入射光阑（10）的光阑口上，并可切入或切出光路。
5.如权利要求1所述的一种积分球光度计的光谱响应度测量系统，其特征在于，所述的参考光源（4）为具有均匀出光面的可调积分球面光源（4-3），并在参考光源（4）的出光面设具有可拆卸的光谱辐射计（8）。
6.如权利要求1所述的一种积分球光度计的光谱响应度测量系统，其特征在于，包括光谱测量窗口（7）和光谱辐射计（8），光谱测量窗口（7）设置在积分球（1）壁上，光谱辐射计（8）与光谱测量窗口（7）相连。
7.如权利要求1所述的一种积分球光度计的光谱响应度测量系统，其特征在于，积分球内（1）设有挡板（11）。
8.如权利要求1或3所述的一种积分球光度计的光谱响应度测量系统，其特征在于，入射窗口（3）处的外侧设有衰减装置（5）。
9.如权利要求8所述的一种积分球光度计的光谱响应度测量系统，其特征在于，积分球（1）内设有散光装置（6）。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| CN202020542118.8U CN211824735U (zh) | 2020-04-14 | 2020-04-14 | 一种积分球光度计的光谱响应度测量系统 |
| PCT/CN2020/115829 WO2021208349A1 (zh) | 2020-04-14 | 2020-09-17 | 一种积分球光度计光谱响应测量方法和系统 |
| US18/249,739 US20230408330A1 (en) | 2020-04-14 | 2020-09-17 | Integrating sphere photometer spectral response measurement method and system |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202020542118.8U CN211824735U (zh) | 2020-04-14 | 2020-04-14 | 一种积分球光度计的光谱响应度测量系统 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114089319A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-02-25 | 柯泰光芯(常州)测试技术有限公司 | 一种vcsel器件的纳秒级liv测试系统及方法 |
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2020
- 2020-04-14 CN CN202020542118.8U patent/CN211824735U/zh active Active
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| CN114089319A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-02-25 | 柯泰光芯(常州)测试技术有限公司 | 一种vcsel器件的纳秒级liv测试系统及方法 |
| CN114089319B (zh) * | 2022-01-19 | 2022-04-15 | 柯泰光芯(常州)测试技术有限公司 | 一种vcsel器件的纳秒级liv测试系统及方法 |
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