第2章 常用光源精要.ppt

3.激光产生的必要条件---粒子数反转、光泵、谐振腔 1）粒子数反转 只有当n2n1时，才能使辐射远大于吸收，实现有效的光放大 ---粒子数反转 a. 自发辐射 c. 受激辐射 辐射 吸收 b. 受激吸收 n1 n2 2）泵浦 为维持粒子数的反转状态，需不断的将原子从低能级状态抽运到高能态，这个过程称为-----泵浦。有电学的、化学的、热学的、光学的。 3）谐振腔 2.5.2 激光器的结构和工作过程 2.5.2 激光器的类型 1.气体激光器 a)氦氖激光器 输出波长有： 632.8nm,1.15μm,3.39 μm K A K A K A 功率可1mW~几十mW， 波长的稳定度在10-6左右 输出光的偏振特性好 b)氩离子激光器 c)二氧化碳激光器 输出波长有：452.9nm,476.5nm, 496.5nm, 488.0 nm,514.5nm 输出波长有：9~11μm, 典型波长：10.6 μm 是连续输出功率最大，和转换效 率最高的气体激光器 二氧化碳激光器的连续功率已达10kW，脉冲激光器的瞬时功率可达1014W。 纵向激励：加纵向电场 横向激励：加横向电场 横流横向激励：工作气体垂直于轴向流动，且采用横向激励 * 第2章 光检测中的常用光源 从相干性上分 气体激光器 固体激光器 染料激光器 半导体激光器 等离子体激光器 激光 非线性光学器件 相干光源 太阳 气体放电灯、荧光灯 白炽灯 黑体辐射器 阴极射线管 等离子体管 荧光显示器 液晶显示器 场致发光（EL）显示器 发光二极管（LED） 信息处理用光源 显示光源 照明光源 非相干光源 从发光机理上分 热辐射光源、气体放电光源 固体发光光源、激光器 2.1 光源的特性参数 2.1.1 辐射效率和发光效率 辐射效率： 发光效率： 单位：lm/W 2.1.2 光谱功率公布 λ 0 a.线状光谱 λ 0 b.带状光谱 λ 0 c.连续光谱 0 λ d.复合光谱 如：低压汞灯光谱 如：高压汞灯光谱 如：白炽灯、卤素灯光谱 如：荧光灯光谱 仪器测量时----所选光源的峰值波长应与探测器的灵敏波长相一致 目测时----------绿光光源 彩色摄像时----选择发射连续光谱的光源。如：白炽灯 2.1.3 空间光强分布 一般来讲光源的辐射强度在空间各个方向上是不同的 所以在光源的不同方位放置探测器时所接收的辐射通量也不同，对能量的利用率也就不相同了。 所以有必要研究光源的空间辐射强度分布 dΩ 配光曲线 1 2 1 2 用光线疏密表示强度大小 发光强度矢量 ------描述光源在某一平面内的光强分布 用线的长度表示强度大小 例：高压球形氙灯 2.1.4 光源的颜色 色表：用眼睛直接观察光源时，所看到的颜色称为光源的色表。 显色性：用某种光源照射物体时，物体所呈现的颜色（物体反射光在人眼内产生的颜色感觉）与该物体在完全辐射体照射下所呈现的颜色的一致性，称为光源的显色性……。 2.1.5 光源的色温 0.5 2000K 6000K 1000K λ 1.0 1.5 2 Me(λ,T) 白色 橙黄色 暗红色 黑体辐射的颜色由黑体的温度决定 色温----当某一辐射体辐射光的颜色与某一温度下的黑体所辐射光的颜色相同时，则将黑体的温度称为光源的色温。 白炽灯、卤钨灯、镝灯显色性较好 高压汞灯、高压钠灯较差 R、G、B值相等 相关色温----当辐射体的辐射颜色不与任何一温度下的黑体辐射的颜色完全相同时，我们就用色坐标最接近这种辐射体的黑体温度做为辐射体的色温，称为相关色温。 分布温度----当辐射源在某一波长范围内辐射的相对光谱功率分布，与黑体在某一温度下辐射的相对光谱功率分布一致，则此时的黑体温度为辐射源的分布温度。 R、G、B值最接过 2.2 热辐射源 2.2.1 太阳 紫外光6.46%， 可见光46.25%， 红外光47.29% 太阳光谱能量分布：相当于5900K左右的黑体辐射 2.2.2 黑体模拟器 绝热层、加热器、高吸收比内表面、 温度探测器 主要结构： 2.2.3 白炽灯 （1）真空钨丝灯--工作温度：2300K-2800K， 发光效率约10lm/w。 （2）充氩、氮等惰性比较大的气体--工作温度2700-3000K，发光效率约17lm/w （3）充卤素（氯化碘，溴化硼等）--工作温度3000-3200K，发光效率约30lm/w 2.3 气体放电光源 氢、氦、氘、氙、氪、汞、钠、硫蒸气等充入灯管中 特点： 1.发光效率高，是白炽灯的2~10倍 2.电极结构紧凑，耐震，耐冲击 3.寿命长，大约是白炽灯的2~10倍 4.光谱范围广 电子或气体中残存的离子 原子 某些原子的电子跃迁到高能级 发光 （被电场加速） 撞击 电子 离子 产生 原子 撞击 （被电场加速） 自发辐射回低能级