激光功率测量,积分球很容易捕获或者集成近准直光源例如激光光束或者高度分散的光源(例如激光二极管或VCSEL)。由于积分球独特几何结构,激光束功率测量不受激光束偏振及校准的影响。在不影响探测器信号的情况下,该系统可使用开放端口,或可安装激光二极管模块或缩孔器的光纤适配器。 (图5)。可以添加额外的端口来执行并行光谱表征,使其成为可靠的激光二极管寿命测试的理想设备。成像和非成像校准用均匀光源,积分球是一种近乎完美的创造均匀光源的方法。辐射度是离开光源或辐射面的每个立体角的通量密度。辐照度是落在表面上的通量密度,在表面的平面上测量。积分球光源的输出孔径在设计正确的情况下,可以产生接近完美的多光谱漫射光源和朗伯光源,与视角无关(图6)。积分球作为光源积分器,在光学测量领域发挥着不可或缺的作用。D50光源辐射定标单色光源
沿球体的直径,对开两个圆口,一个为入光口、一个为反光口。入光口处可以放置液体或固体样品,以做透过率测试之用;这时、反光口处则要放置由氧化铝(AI203)制成的副白板作为扩射元件,如图-6 所示;如果需要测试固体样品的反射率,则要将样品放置在副白板处,而副白板是否仍然需要继续使用,这就要视样品的性质而定了。如果样品完全不透明,则无需使用副白板;如果样品透明或半透明状,则一般仍需使用副白板,只是该白板要放置在样品的后面做衬底之用。D50光源辐射定标单色光源在光电测试中,积分球确保了光源的稳定性和均匀性。
这种辐射度交换一次又一次地发生,直到它在空间上整合。入射到整个积分球体表面的总通量的n次反射的交换可以用幂级数来建模,并简化为一个简单的辐射方程:式中Φ为入射到积分球内的光,As为积分球壁面积,p为积分球壁反射率,f为开口端口面积占比。简化的辐射度方程可用于模拟光和LED测量应用的光学效率。这些应用包括用于激光表征的光学衰减,进入光纤或安装在积分球体上的探测器表面的通量,用于图像传感器的光谱辐射度和用于非成像光学传感传感器的光谱辐照度,或积分球体应用所需的其他许多辐射和光度参数。
空间集成,对实际积分球内部辐射度分布的精确分析取决于入射光通量的分布、实际积分球设计的几何细节和积分球涂层的反射率分布函数,以及安装在开口端口或积分球内部的每个设备的表面。较佳空间性能的设计准则是基于较大限度地提高涂层反射率和相对于所需的开口端口和系统设备的积分球直径。反射率和开口端口比例对空间积分的影响可以通过考虑达到入射到积分球表面的总通量所需的反射次数来说明。经过n次反射后产生的辐射度可以与稳态条件下相比较。通过积分球,可以计算地球表面到地核的地震波传播,为地震学研究提供帮助。
积分球看起来很简单,该光学设备包括一个中空的球形腔体,内部涂有特殊的高反射朗伯涂层,用于均匀散射和漫射入射光。积分球设有入口和出口。通过变换积分球的配置,如光源、配件、开口等可实现不同的应用。积分球工作原理:积分球类似于扩散器,保留更多的光线信息,包括光的颜色、强度等,忽略了空间信息(无法告诉我们在球体表面的不同位置上光的强度是如何分布的)。积分球的内表面是高朗伯特性漫反射材料,这种材料能够将入射的光线以相同的强度反射到各个方向,从而使得光线在球内经过多次反射和散射后,能够均匀地分布,减少光线原始方向的影响。通过积分球,可以计算地球表面到地心的温度分布,为地质学研究提供依据。D55光源辐射定标光谱测试仪
积分球的外壳通常由透明材料制成,以便观察球内的光分布。D50光源辐射定标单色光源
显然,有的积分球采用平面挡板封贴于2π开口处,这样就严重破坏了球体的球面度,进而影响光线散射的均匀性。特别是当2π开口比较大时,这种影响就更加明显。积分球的外观确是个中空的球体,外壁由金属构成,内壁涂有扩散率很高的物质,如:硫酸钡(BaSO4)或诗贝伦(SPEKTRON);硫酸钡涂层的积分球价格较便宜,等效透过率的基线平坦度 T入稍差,但反射率(P入)较高,可达到 P入≥0.92;而诗贝伦涂层的积分球刚好与硫酸钡涂层的相反,它的基线平坦度 T入 更趋于平直,但反射率稍差,P入≥0.80。它的内径可以做到从几十毫米~几百毫米不等;但内径越大则价格也越贵。D50光源辐射定标单色光源