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单色面阵光源设计刘红元，王恒飞，应承平，吴斌（中国电子科技集团公司第四十一研究所，山东青岛２６６５５５）摘要：提出并研究了一种“单色仪＋积分球”为主体设计的单色、大面积、高均匀性辐射光源．该光源采用四套单色仪，在每台单色仪输出口进行会聚，通过大芯径光纤束将单色光从不同的方向（对称状）注入到积分球中．相比于传统采用一台单色仪，该光源提高了积分球的输出功率和积分球输出面的均匀性，并通过实验对积分球输出波长、输出功率及输出口均匀性进行了测量．结果表明：在积分球输出口面上，在输出波长范围４００～１０００ｎｍ内，波长准确度可以达到２ｎｍ，输出功率最小可以达到０．２ｍＷ，输出面均匀性比传统设计也提高了０．６％．关键词：光学设计；面阵光源；高均匀性；对称法；单色仪；积分球；光纤束；成像器件中图分类号：ＴＮ２９文献标识码：Ａ文章编号：１００４－４２１３（２０１４）ｓ１－０１２２００４－３ＤｅｓｉｇｎｏｆａｎＥｘｔｅｎｄｅｄＭｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃＬｉｇｈｔＳｏｕｒｃｅＬＩＵＨｏｎｇ－ｙｕａｎ，ＷＡＮＧＨｅｎｇ－ｆｅｉ，ＹＩＮＧＣｈｅｎｇ－ｐｉｎｇ，ＷＵＢｉｎ（Ｔｈｅ４１ｓｔＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＥＴＣ，Ｑｉｎｇｄａｏ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ２６６５５５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｘｔｅｎｄｅｄｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｗｉｔｈｌａｒｇｅａｒｅａａｎｄｈｉｇｈｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｉｓｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅｍａｉｎｌｙｃｏｍｐｒｉｓｅｄａｎｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇｓｐｈｅｒｅａｎｄｆｏｕｒｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｏｒｓｅｑｕｉｐｐｅｄｉｎｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｕｔｓｉｄｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇｓｐｈｅｒｅ．Ｔｈｅｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃｌｉｇｈｔｗａｓｉｎｊｅｃｔｅｄｉｎｔｏｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇｓｐｈｅｒｅｆｒｏｍｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｓｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｌｙｂｙｕｓｉｎｇｌａｒｇｅｃｏｒｅｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｂｕｎｄｌｅ．Ｂｙｔｈｉｓｗａｙ，ｔｈｅｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｏｆｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇｓｐｈｅｒｅｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｏｆｔｈｅｏｕｔｐｕｔｌｉｇｈｔｗａｓｅｎｈａｎｃｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｕｎｄｅｒｔａｋｅｎｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈａｃｃｕｒａｃｙｉｓｗｉｔｈｉｎ２ｎｍ，ｔｈｅｍｉｎｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒｃａｎｒｅａｃｈｔｏ０．２ｍＷ，ａｎｄｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｗｉｔｈ０．６％ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｉｎｔｈｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｂａｎｄｆｒｏｍ４００ｎｍｔｏ１０００ｎｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｏｐｔｉｃａｌｄｅｓｉｇｎ；Ｅｘｔｅｎｄｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅ；Ｈｉｇｈｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ；Ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ；Ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ；Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇｓｐｈｅｒｅ；Ｆｉｂｅｒｂｕｎｄｌｅ；ＡｒｒａｙｉｍａｇｉｎｇｄｅｖｉｃｅＯＣＩＳＣｏｄｅｓ：２２０．２７４０；２２０．４８３０；３００．６１９０在这种情况下就会产生积分球的输出口光不均匀，一般会使积分球光输入的一侧光强较大，另一侧光强较弱．但如果采用多台单色仪输出口直接对这积分球光源的入口处，光源和单色仪等设备又不好摆放，很难满足目前大面阵成像器件的测试需求．本文提出了基于“单色仪＋积分球”为主体研制单色、大面阵、高均匀性辐射光源．采用四套单色仪组成［９－１１］，在每台单色仪输出口进行会聚，通过大芯径光纤束将单色光从不同的方向（对称状）注入到积分球中，并通过实验对积分球输出的波长示值、输出功率及引言单色分析法作为一种重要的分析手段，在科研、生产、质控等方面都发挥着极大的作用．无论是穿透吸收光谱，还是荧光光谱、喇曼光谱，获得单波长辐射是不可缺少的手段［１－３］．随着现代技术的发展，大面阵成像器件已成为一种发展方向，但是在生产和使用中，还没有类似的单色面阵光源来满足大面阵成像器件的测量需求［４－８］．对于单色面阵光源的研究大多采用单个光源，而且单色仪输出口直接对这积分球光源的入口处．０基金项目：国家重点基金（Ｎｏ．９１４０Ｚ５１０１）和“十二五”计量技术基础科研项目（Ｎｏ．Ｊ３１２０１２Ａ００３）资助第一作者：刘红元（１９７９—），男，工程师，主要研究方向为红外探测器校准．Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｒｅｄｙｕａｎ０９１７＠１６３．ｃｏｍ收