一种抑制激光散斑的积分球光源装置的制作方法

本发明涉及光源装置技术领域，更具体地说，涉及一种抑制激光散斑的积分球光源装置。

背景技术：

光谱辐射定标对于光谱仪响应性能的判定和遥感图像数据的校正，起到至关重要的作用，定标精度受定标光源的影响较为明显。积分球光源是理想的匀光设备，有着良好的面发光均匀性，出口光源近似朗伯体光源的特性，是国内外普遍采用的实验室辐射定标和测试光源。

积分球是一个内壁涂有白色漫反射材料的空腔球体，壁上开有两个或以上圆孔，用于光的入射和出射。内壁近似于理想的球面，并涂有理想的漫反射材料，如氧化镁或是硫酸钡等。入射光经积分球内壁涂层多次反射后，照度被匀化，在出光口处获得近似均匀的出射光线。

在进行光谱辐射定标时，采用相对应波长的激光作为光源。激光首先通过传导光纤入射到积分球内部，经内壁多次漫反射匀化后由出射口处出射，进入光学系统，最终成像在探测器焦面上。由于激光光源频率相同，在空间具有高度相干性，经积分球多次漫反射后在出光口处发生干涉，产生明暗斑点，即散斑，影响辐射定标的精度。

现有技术中，通常通过积分球两个半球的相对旋转来降低激光散斑，将积分球分为固定半球，以及转动半球，转动半球由伺服电机周期性驱动。激光在固定半球与反射半球间反射，最终实现散斑的抑制。

但是，上述采用固定半球与转动半球相结合的方式，将完成积分球分体式使用，因此积分球内壁理想的完整球体被破坏，与理想球体的偏差较大且无法控制；而且，由于相对转动，因此两个半球会产生较大的相对摩擦力，不断对积分球进行磨损，并存在漏光问题；另外，采用电机驱动，整体驱动机械结构较为笨重，操作使用不方便。

因此，如何在不破坏积分球整体性的基础抑制激光散斑的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种抑制激光散斑的积分球光源装置，在不破坏积分球整体性基础上，通过柔性连接，将积分球进行整体悬置，通过振动激励使积分球在小范围内发生振动，最终提高积分球出光口处光源的均匀性，抑制激光散斑。。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种抑制激光散斑的积分球光源装置，包括固定支架、通过柔性连接件可晃动的安装于所述固定支架上的积分球、以及固定于所述固定支架上并用于向所述积分球的入光口射入激光的激光光纤，所述积分球的外壁上设有用于驱动所述积分球相对所述固定支架振动的第一振动装置。

优选的，所述柔性连接件为柔性连接环，所述柔性连接环包括环部以及均匀分布于所述环部外侧的环耳，所述环部通过螺栓连接于所述积分球的法兰上，所述环耳通过螺栓连接于所述固定支架上。

优选的，所述柔性连接环为薄片金属环。

优选的，所述柔性连接环为硅胶环或橡胶环。

优选的，所述柔性连接件为弹簧、碟簧或机械柔节。

优选的，所述积分球包括加工有入光口与出光口的第一半球以及加工有用于安装所述第一振动装置的安装座的第二半球，所述第一振动装置通过安装座连接于所述积分球。

优选的，所述第一振动装置包括微型振动马达以及偏心轮，所述微型振动马达带动所述偏心轮转动以使所述积分球相对所述固定支架产生振动。

优选的，所述第一振动装置包括压电陶瓷。

优选的，所述固定支架包括用于安装所述激光光纤的光纤支架，所述光纤支架为固定于所述固定支架上的柔性支架，所述柔性支架上安装有用于驱动所述柔性支架相对固定支架振动的第二振动装置。

本发明所提供的抑制激光散斑的积分球光源装置，在不破坏积分球整体性基础上，通过柔性连接件将积分球安装在固定支架上，从而将积分球进行整体悬置，并通过在积分球上连接第一振动装置使积分球在小范围内发生振动，从而使积分球相对于激光光纤发生相对移动，使射入积分球内部光线的反射面不间断地发生位置变化，从而减弱光线的相干性，最终提高积分球出光口处光源的均匀性，抑制激光散斑。且由于不破坏积分球的整体性，因此不会产生磨损和漏光的问题，使积分球的整体结构紧凑，可控性、可靠性较高，成本低，便于生产以及使用维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供抑制激光散斑的积分球光源装置具体实施例的立体示意图；

图2为本发明所提供抑制激光散斑的积分球光源装置具体实施例的侧视示意图；

图3为柔性连接环与振动装置的示意图；

图4为本发明所提供抑制激光散斑的积分球光源装置具体实施例的剖视示意图；

图5为本发明所提供抑制激光散斑的积分球光源装置具体实施例的原理示意图。

其中，1-固定支架、2-出光口、3-积分球、4-柔性连接环、41-环部、42-环耳、5-积分球支架、6-激光光纤、7-光纤支架、8-安装座、9-微型振动马达、10-入光口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种抑制激光散斑的积分球光源装置，在不破坏积分球整体性基础上，通过柔性连接，将积分球进行整体悬置，通过振动激励使积分球在小范围内发生振动，最终提高积分球出光口处光源的均匀性，抑制激光散斑。

请参考图1至图5，图1为本发明所提供抑制激光散斑的积分球光源装置具体实施例的立体示意图；图2为本发明所提供抑制激光散斑的积分球光源装置具体实施例的侧视示意图；图3为柔性连接环与振动装置的示意图；图4为本发明所提供抑制激光散斑的积分球光源装置具体实施例的剖视示意图；图5为本发明所提供抑制激光散斑的积分球光源装置具体实施例的原理示意图。

本发明所提供的抑制激光散斑的积分球光源装置，包括固定支架1、通过柔性连接件可晃动的安装于固定支架1上的积分球3、以及固定于固定支架1上并用于向积分球3的入光口10射入激光的激光光纤6，积分球3的外壁上设有用于驱动积分球3相对固定支架1振动的第一振动装置。

其中，固定支架1为整个光源装置的支撑载体，固定支架1可包括用于固定积分球3的积分球支架5以及用于固定激光光纤6的光线支架7，由于积分球3为球形接口，因此，可在积分球支架5上设置一个用于固定积分球3的圆环，且该圆环应当大于积分球3的外径，以免影响积分球3的振动。光线支架7用于固定激光光纤6，以使激光光纤6射出的激光从积分球3上的入光口10射入。

积分球3通过柔性连接件安装于固定支架1上，即积分球3可晃动的安装于固定支架1上，积分球3的外壁上设有第一振动装置，如此，第一振动装置便可驱动积分球3相对固定支架1振动，即积分球3可相对激光光纤6振动，从而使得积分球3在较小的幅度范围内产生振动，传导激光的激光光纤6，可通过安装接口被固定在固定支架1上，且激光光纤6与积分球3不接触，激光光纤6相对于积分球3是独立的，不会受到积分球3振动影响，如此，积分球3内壁上入射激光及漫反射光的位置，随着积分球3的振动不间断地发生变化，最终实现对积分球3出光口2处激光散斑的抑制。

技术原理如图5所示，入射激光通过激光光纤6从入光口10照射在积分球3内壁o点处并发生慢反射，视图中实线示意的为积分球3静止时的光线传播路径，虚线为积分球3振动时光线传播路径。

积分球3静止时，o点的漫反射光线oa在内壁a点再次发生漫反射，漫反射光线ab与o点的漫反射光线ob，在积分球3出口处b点发生相互干涉，产生明或暗散斑。由于积分球3与入射光纤相对静止，因此b点处会不断产生散斑。

积分球3振动时，积分球3内部反射表面相对于入射光纤位置在不断地发生变化，因此漫反射光线ob发生偏移，实际o点也发生偏移，为了简化说明，并未标注，ob2为偏移后的光线。oa偏移到oa1，照射在积分球3内壁a1处，a1处的漫反射光a1b1经积分球3出光口2出射。此时光线a1b1与光线ob2无法在b点处发生干涉，从而实现对激光散斑的抑制作用。

因此，本发明所提供的抑制激光散斑的积分球光源装置，在不破坏积分球3整体性基础上，通过柔性连接件将积分球3安装在固定支架1上，从而将积分球3进行整体悬置，并通过在积分球3上连接第一振动装置使积分球3在小范围内发生振动，从而使积分球3相对于激光光纤发生相对移动，使射入积分球3内部光线的反射面不间断地发生位置变化，从而减弱光线的相干性，最终提高积分球3出光口2处光源的均匀性，抑制激光散斑。且由于不破坏积分球3的整体性，因此不会产生磨损和漏光的问题，使积分球3的整体结构紧凑，可控性、可靠性较高，成本低，便于生产以及使用维护。

如图3所示，在上述实施例的基础之上，考虑到柔性连接件的具体设置方式，作为一种优选，柔性连接件为柔性连接环4，柔性连接环4包括环部41以及均匀分布于环部41外侧的环耳42，环部41通过螺栓连接于积分球3的法兰上，环耳42通过螺栓连接于固定支架1上。具体的，柔性连接环4为薄片金属环，或者，柔性连接环4为硅胶环或橡胶环。当然，柔性连接件还可以使其他的结构，例如，采用弹簧、碟簧或机械柔节进行柔性连接，使得积分球3相对于固定支架1可以发生相对运动，达到相同的目的。

在上述实施例的基础之上，考虑到积分球3与第一振动装置的具体连接关系，作为一种优选，积分球3包括加工有入光口10与出光口2的第一半球以及加工有用于安装第一振动装置的安装座8的第二半球，第一振动装置通过安装座8连接于积分球3。其中，第一半球与第二半球可通过法兰固定连接在一起，在第二半球的外壁上加工用于安装第一振动装置的安装座8，以便于将第一振动装置安装在积分球3上。

在上述实施例的基础之上，考虑到第一振动装置的具体选择，作为一种优选，第一振动装置包括微型振动马达9以及偏心轮，微型振动马达9带动偏心轮转动以使积分球3相对固定支架1产生振动。即本实施例中，第一振动装置为微型振动马达9，通过控制微型振动马达9的转速实现对积分球3振动频率与幅度的控制。当然第一振动装置还可是其他动力装置，例如，可以使用压电陶瓷等其他振动源对积分球3进行激励，或者通过其它外部形式的机械振动源，最终实现积分球3的振动。

在上述任意实施例的基础之上，作为一种优选，固定支架1包括用于安装激光光纤6的光线支架7，光线支架7为固定于固定支架1上的柔性支架，柔性支架上安装有用于驱动柔性支架相对固定支架1振动的第二振动装置。

即本实施例中，在激光光纤6上加装第二振动装置，从而使激光光纤6所发出的激光在积分球3入光口10处发生振动，但激光光纤6与积分球3仍然是相对独立的，相互振动之间不存在任何关联，即积分球3与激光光纤6各自同时进行振动，从而使射入积分球3内部光线的反射面更加快速的不间断地发生位置变化，进一步提高积分球3出光口2处光源的均匀性与抑制激光散斑效果。

以上对本发明所提供的抑制激光散斑的积分球光源装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。