光源光电检测

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1、第二章光电检测系统的发光光源主要内容¢2.1光源的分类以及光源的特性参数¢2.2非相干光源¢2.3相干光源¢2.4宽带低相干光源§2.1光源的分类以及光源的特性参数2.1.1光源的分类按照光波在时间、空间上的相位特征，一般将光源分成相干光源、非相干光源还有低相干光源如图2-1所示：气体激光器固体激光器激光染料激光器半导体激光器相干光源等离子激光器非线性光学器件太阳气体放电灯、荧光灯照明光源白炽灯全辐射体（黑体）阴极射线管光非相干光源显示光源等离子体管源荧光显示器液晶显示器场致发光显示器信息处理用

2、光源发光二极管（LED）低相干光源超辐射发光二极管掺杂光纤超荧光宽带光源图2-1光源的分类§2.1光源的分类以及光源的特性参数按照发光机理，光源又可以分成热辐射光源、气体发光光源、固体发光光源和激光器四种。1）热辐射光源：电流流经导电物体，使之在高温下辐射光能的光源。包括白炽灯和卤钨灯两种。2）气体发光光源：电流流经气体或金属蒸气，使之产生气体放电而发光的光源。气体放电有弧光放电和辉光放电两种。3）固体发光光源：电场作用下，使固体物质发光的光源，电能直接转变为光能。包括场致发光光源和发光二极管（

3、LED）两种。4）激光器：按工作物质分类，可分为气体激光器、固体激光器、燃料激光器和半导体激光器。§2.1光源的分类以及光源的特性参数2.1.2光源的特性参数1.辐射效率和发光效率在给定λ~λ波长范围内，某一辐射发出的辐射通量与产生这些12辐射通量所需的电功率之比，称为该辐射源在规定光谱范围内的辐射效率，即λ2Φ()KλdλΦm∫e=e=λ1（2-1）ηePP式中，Φ为光通量，K为光谱光视效能K(λ)的最大值，为一常数em683lm/W。在给定λ~λ波长范围内，某一辐射体（光源）所发射的光通12

4、量与产生这些光通量所需的电功率之比，就是该光源的发射效率，即§2.1光源的分类以及光源的特性参数Kλ2()()VdΦλλλΦme∫==vλ1η（2-2）vPP单位为Im/W（流明每瓦），式中VKK()λ=()/λ为光谱光视效率。m表2-1中所列的为一些常用光源的发光效率。表2-1常用光源的发光效率光源种类发光效率（Im/W）光源种类发光效率（Im/W）普通钨丝灯8~18高压汞灯30~40卤钨灯14~30高压钠灯90~100普通荧光灯35~36球形氙灯30~40三基色荧光灯55~90金属卤化物灯6

5、0~80§2.1光源的分类以及光源的特性参数2.光谱功率分布光源发出的大都是单色光组成的复色光，而且在不同频率上辐射出的光功率大小不同。常用光谱功率分布来描述光功率和频率的这种关系，经过归一化后的光功率分布称为相对光谱功率分布。如果被考虑的光源是一个黑体，它的光谱功率分布可以用普朗克公式计算出来。光源光谱功率分布有4种情况，如图2-2所示。图2-2（a）称为线状光谱，由若干条明显分隔的细线组成；图2-2（b）称为带状光谱，它由一些分开的谱带组成，每一谱带中又包含许多连续的细谱线；图2-2（c）为

6、连续谱线，光源发出的谱线连成一片；图2-2（d）是混合谱线，它由连续光谱与线、带光谱混合而成。§2.1光源的分类以及光源的特性参数图2-2典型的光谱功率分布形式在选择光源时，它的光谱功率分布应由测量对象的要求来决定。在目视光学系统中，一般采用可见光谱辐射比较丰富的光源。对于彩色摄影用光源，为了获得较好的色彩还原，应采用类似于日光色的光源，如卤钨灯、氙灯等，在紫外光光度计中，通常使用氙灯、汞氙灯等紫外辐射较强的光源。§2.1光源的分类以及光源的特性参数3.空间光强分布常用发光强度矢量和发光强度曲线

7、来描述光源的这种特性。在空间某一截面上自原点向各径向取矢量，矢量的长度与该方向的发光强度成正比，称其为发光强度矢量。将各矢量的端点连起来，就得到光源在该截面上的发光强度分布曲线，也称配光曲线。图2-3是气体发光光源光强分布。图2-3气体发光光源光强分布§2.1光源的分类以及光源的特性参数4.光源的颜色光源的颜色包含两方面的含义，即色表和显色性。用眼睛直接观察光源时所看到的颜色称为光源的色表。例如高压钠灯的色表呈黄色，荧光灯的色表呈白色。当光源照射物体时，物体呈现的颜色（也就是物体反射光在人眼内产

8、生的颜色感觉）与该物体在完全辐射体照射下所呈现的颜色的一致性，称为该光源的显色性。白炽灯、卤钨灯等几种光源的显色性较好，使用于辨色要求较高的场合，如彩色电影、彩色电视的拍摄和放映、燃料、彩色印刷等行业。§2.1光源的分类以及光源的特性参数5.光源的色温从光源的颜色与温度的这种关系，引出了颜色温度的概念，简称色温。一般光源，经常用色温、相关色温和分布温度来表示。（1）色温。如果辐射源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射出的光的颜色相同，则黑体的这一温度称为该辐射源的色温。由于一种颜色可以由多种光谱