一种高功率连续可调谐均匀单色照明光源系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学测量与计量领域，具体是一种高功率连续可调谐均匀单色照明光源系统。
【背景技术】
[0002]连续可调谐均匀单色照明光源系统能够产生连续、可调谐的均匀准单色光源，可以用于器件级探测器相对辐射定标测试。采用单色仪作为分光器件，实现光源连续可调谐性；采用积分球作为匀光器件，实现光源照度均匀性。
[0003]传统的采用普通光源作为照明光源，由于光源强度限制，测试过程中，光谱分辨率一般大于等于5nm。随着高精度光谱仪器的发展，Inm光谱分辨率相对辐射定标测试指标越来越普遍，而传统的技术不能满足其能量要求，需要进行优化。
[0004]
【发明内容】
本发明的目的是提供一种高功率连续可调谐均匀单色照明光源系统，以解决现有技术高光谱分辨率条件下测试光源能量不足的问题。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:
一种高功率连续可调谐均匀单色照明光源系统，其特征在于:包括椭球镜、光栅单色仪、积分球、带有入光口的避光箱，椭球镜一次焦点位置设置有大功率氙灯，所述光栅单色仪的狭缝入口设置在椭球镜二次焦点处，且光栅单色仪与大功率氙灯之间设置有循环水冷降温装置，光栅单色仪的出口与积分球的入口连通，且光栅单色仪出口处设置有消二级光谱滤光片，积分球内壁设置有参考探测器，积分球的出口与避光箱的入光口连通，且避光箱入光口处设置有消杂散光光阑筒，避光箱内还设置有接收光信号的目标探测器。
[0006]所述的一种高功率连续可调谐均匀单色照明光源系统，其特征在于:所述循环水冷降温装置由设置在光栅单色仪与椭球镜之间的水冷滤光片、通过水管与水冷滤光片构成循环水路的循环水泵构成。
[0007]所述的一种高功率连续可调谐均匀单色照明光源系统，其特征在于:积分球内参考探测器与避光箱内目标探测器分别与上位机连接，由上位机控制参考探测器和目标探测器同步采样。
[0008]本发明与现有的技术相比的有益效果包括:
1、本发明采用1000W大功率氙灯光源作为照明光源，并且采用椭球镜聚焦光线设计，能够实现高光谱分辨率测试条件下高出射能量的要求。
[0009]2、本发明提出同步采样的定标方法，解决了由光源不稳定带来的定标精度下降的冋题。
【附图说明】
[0010]图1为本发明系统示意图。
【具体实施方式】
[0011]如图1所示，一种高功率连续可调谐均匀单色照明光源系统，包括椭球镜1、光栅单色仪4、积分球7、带有入光口的避光箱10，椭球镜I 一次焦点位置设置有大功率氙灯2，光栅单色仪4的狭缝入口设置在椭球镜I 二次焦点处，且光栅单色仪4与大功率氙灯2之间设置有循环水冷降温装置3，光栅单色仪4的出口与积分球7的入口连通，且光栅单色仪4内出口处设置有消二级光谱滤光片5，积分球7内壁设置有参考探测器6，积分球7的出口与避光箱10的入光口连通，且避光箱10内入光口处设置有消杂散光光阑筒8，避光箱10内还设置有接收光信号的目标探测器9。
[0012]循环水冷降温装置3由设置在光栅单色仪4与椭球镜I之间的水冷滤光片、通过水管与水冷滤光片构成循环水路的循环水泵构成。
[0013]积分球7内参考探测器6与避光箱10内目标探测器9分别与上位机连接，由上位机控制参考探测器6和目标探测器9同步采样。
[0014]本发明中，大功率氙灯光源出射光束经椭球镜聚焦于光栅单色仪入射狭缝处，由光栅单色仪分光后产生的光束经消二级光谱滤光片入射至积分球内，光线在积分球内经多次漫反射后，通过避光箱入光口入射至目标探测器，积分球内壁设置有参考探测器，测试过程中，目标探测器与参考探测器采用同步采样的方法，用于实时监测目标探测器接收的相对能量变化。大功率氙灯与光栅单色仪中间设置有循环水冷降温装置，循环水冷降温装置包括水冷滤光片及循环水泵，水冷滤光片用于吸收氙灯光谱中的红外辐射，降低对光栅单色仪的红外照射，提高使用寿命，水冷滤光片周围环绕循环水，用于对水冷滤光片降温。
[0015]具体实施例:
100ff大功率氙灯2出射的光束经椭球镜I聚焦于光栅单色仪4狭缝入口处；椭球镜的设计方式可以将光源发射的70%的光谱能聚焦到椭球镜的二次焦点上输出，提高光源的能量利用率。
[0016]循环水冷降温装置包括水冷滤光片、循环水泵，水冷滤光片可以吸收氙灯光谱中的红外部分，防止单色仪中光栅部件因红外高强度照射而降低使用性能及寿命，循环水泵起到降温作用。
[0017]依据光栅衍射特性，由光栅单色仪4分光后的准单色光源入射至积分球7内，在光栅单色仪4和积分球7中间增加消二级光谱滤光片5，可以消除由衍射光栅产生的二级光
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[0018]光线经积分球7内壁的多次反射后，其出口处为理想漫射光源。
[0019]参考探测器6置于积分球内壁，用于监视积分球出射光源的相对能量变化。
[0020]消杂散光光阑筒8及避光箱10用于减少杂散光的影响。
[0021]由于大功率氙灯光源采用电弧发光的工作模式，电弧抖动使得光源的稳定性与普通光源相比较差，导致测试精度变差。测试过程中，目标探测器9与参考探测器6采用上位机控制程序同步控制，即采用同步采样方法，减小由光源不稳定性带来的测试误差，提高测试精度。
【主权项】
1.一种高功率连续可调谐均匀单色照明光源系统，其特征在于:包括椭球镜、光栅单色仪、积分球、带有入光口的避光箱，椭球镜一次焦点位置设置有大功率氙灯，所述光栅单色仪的狭缝入口设置在椭球镜二次焦点处，且光栅单色仪与大功率氙灯之间设置有循环水冷降温装置，光栅单色仪的出口与积分球的入口连通，且光栅单色仪出口处设置有消二级光谱滤光片，积分球内壁设置有参考探测器，积分球的出口与避光箱的入光口连通，且避光箱入光口处设置有消杂散光光阑筒，避光箱内还设置有接收光信号的目标探测器。
2.根据权利要求1所述的一种高功率连续可调谐均匀单色照明光源系统，其特征在于:所述循环水冷降温装置由设置在光栅单色仪与椭球镜之间的水冷滤光片、通过水管与水冷滤光片构成循环水路的循环水泵构成。
3.根据权利要求1所述的一种高功率连续可调谐均匀单色照明光源系统，其特征在于:积分球内参考探测器与避光箱内目标探测器分别与上位机连接，由上位机控制参考探测器和目标探测器同步采样。
【专利摘要】本发明公开了一种高功率连续可调谐均匀单色照明光源系统，采用大功率氙灯经椭球镜聚焦的方式，用以提高光源的能量及能量利用率；采用同步采样的方式降低由大功率氙灯光源不稳定造成的影响；聚焦后的光线经单色仪分光和积分球匀光后，最终得到均匀准单色光源，照射在目标探测器上。本发明相比传统的连续可调谐均匀单色照明光源系统，具有较强的出射能量。解决了器件级探测器在进行高光谱分辨率相对辐射定标测试时光源能量不足的问题。
【IPC分类】G01J1-08
【公开号】CN104729701
【申请号】CN201510130804
【发明人】崔珊珊, 孟炳寰, 裘桢炜, 洪津
【申请人】中国科学院合肥物质科学研究院
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月24日