專利名稱：積分球探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型實施例涉及光參量測試技術(shù)，尤其涉及一種積分球探測器。
背景技術(shù)：
在光學(xué)領(lǐng)域，根據(jù)被測對象發(fā)光特性和結(jié)構(gòu)特性不同，主要對以下幾種形式的光進行光參量測量第一種是小發(fā)散角的光；第二種是大發(fā)散角、低功率的光；第三種是大發(fā)散角、高功率的光。光參量包括光的強度信息、光譜信息和波形信息等。針對第一種類型的光，可以采用光探測器進行測量，光探測器的光敏面的形狀通常為平面性或圓錐形，用其可測試平行光或發(fā)散角較小的光信號，所謂光敏面是指用于感測被測光信號的表面。針對第二種類型的光，一般使用積分球測量。積分球是指內(nèi)壁涂有漫反射涂層的空心球，其包括空心球殼、漫射涂層、入光孔、擋光板和采樣孔，漫射涂層涂布在空心球殼的內(nèi)壁上，入光孔和采樣孔均為開設(shè)在空心球殼上的通孔，入光孔用于允許入射光進入積分球，入射光經(jīng)過多次漫反射在內(nèi)壁表面形成均勻的反射光信號，采樣孔用于允許部分均勻的反射光信號射出積分球，擋光板置于采樣孔內(nèi)側(cè)，用于切斷第一次反射光直接進入采樣孔的光路。入射光進入積分球，經(jīng)過多次漫反射后，在內(nèi)壁表面得到均勻的光信號，該光信號在球壁表面任意位置單位面積上的強度和光譜特性均相同，即，積分球?qū)θ肷涔膺M行了勻化處理，所以在積分球球殼的任意位置開設(shè)相同形狀和大小的采光孔得到的反射光的光信號都是相同的?，F(xiàn)有的積分球僅適用對光功率密度低的光進行測量，其漫射涂層能夠承受的光功率密度也低。針對第三種類型的光，目前還沒有一種儀器可以對其進行有效的測量。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種積分球探測器，用以實現(xiàn)大發(fā)散角、高功率光信號參量測量。本實用新型提供一種積分球探測器，包括空心球殼，以及設(shè)置在所述空心球殼上的入光孔和采樣孔，其中還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置貼附在所述空心球殼的外側(cè)，用于冷卻所述空心球殼。如上所述的積分球探測器，優(yōu)選的是，所述冷卻裝置包括外球殼，罩設(shè)在部分或全部所述空心球殼的外側(cè)，外球殼與空心球殼之間形成冷卻通道，所述外球殼上設(shè)置有冷卻劑進口和冷卻劑出口，分別與所述冷卻通道連通。如上所述的積分球探測器，優(yōu)選的是所述冷卻劑包括水或防凍液。如上所述的積分球探測器，優(yōu)選的是所述冷卻裝置包括半導(dǎo)體制冷器，所述半導(dǎo)體制冷器貼設(shè)于部分或全部所述空心球殼的外部，用于冷卻所述空心球殼。如上所述的積分球探測器，優(yōu)選的是所述空心球殼由第一半球殼和第二半球殼扣合形成。如上所述的積分球探測器，優(yōu)選的是所述空心球殼為內(nèi)壁上涂覆有漫射涂層的空心球殼。[0013]如上所述的積分球探測器，優(yōu)選的是所述漫射涂層為朗博漫射特性的涂層，均勻涂布于所述空心球殼的內(nèi)壁上。如上所述的積分球探測器，優(yōu)選的是，所述朗博漫射特性的涂層材料為金屬粉末或非金屬粉末。如上所述的積分球探測器，優(yōu)選的是，所述采樣孔包括光強采樣孔和/或光譜采樣孔；所述光強采樣孔的外側(cè)設(shè)置有光強傳感器，用于探測光信號的強度信息；所述光譜采樣孔通過光纖連接至光譜測量系統(tǒng)，以探測所述光信號的光譜信息。如上所述的積分球探測器，優(yōu)選的是所述光強傳感器包括光電型傳感器，熱電型傳感器或熱釋型傳感器。如上所述的積分球探測器，優(yōu)選的是所述空心球殼的材料為具有導(dǎo)熱性的材料。如上所述的積分球探測器，優(yōu)選的是所述導(dǎo)熱性材料包括金屬材料或非金屬材料。本實用新型提供的積分球探測器，具有積分球，可以接收任意發(fā)散角的光；還具有冷卻裝置，可以在積分球探測器的使用過程中，隨時帶走積分球產(chǎn)生的熱量，從而滿足不同功率光的測量要求。本實用新型提供的積分球探測器適用于測量各種類型的光參量測量， 尤其適用于測量大發(fā)散角、大功率光參量測量，比如激光和其他大功率光源。由于獲得的采樣光信號是經(jīng)過勻化處理后的光信號，還可以解決多發(fā)光單元光參量的準(zhǔn)確測量問題。

圖1為本實用新型實施例二提供的積分球探測器的示意圖,圖2為本實用新型實施例三提供的積分球探測器的示意圖,附圖標(biāo)記1-空心球殼；4-冷卻裝置；7-冷卻劑進口；10-光強傳感器13-光強采樣孔
2-入光孔； 3-采樣孔； 5-外球殼； 6-冷卻通道； 8-冷卻劑出口； 9-半導(dǎo)體制冷器 11-第一半球殼；12-第二半球殼； 14-光譜采樣孔。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。實施例一本實用新型實施例一提供一種積分球探測器，包括空心球殼，以及設(shè)置在空心球殼上的入光孔和采樣孔，其中還包括冷卻裝置，該冷卻裝置貼附在空心球殼的外側(cè)，用于冷卻空心球殼。[0033]冷卻裝置至少可以有以下實現(xiàn)形式使用液體冷卻、使用制冷機組冷卻或使用半導(dǎo)體制冷器進行冷卻，本實用新型對冷卻形式并不加以限定。本實用新型實施例一提供的積分球探測器，具有積分球，可以接收任意發(fā)散角的光；還具有冷卻裝置，可以在積分球探測器的使用過程中，隨時帶走積分球產(chǎn)生的熱量，從而滿足不同功率光的測量要求。本實用新型實施例提供的積分球探測器適用于測量各種類型的光參量測量，尤其適用于測量大發(fā)散角、大功率的光參量測量，比如激光和其他大功率光源參量。由于獲得的采樣光信號是經(jīng)過勻化處理后的光信號，還可以解決多發(fā)光單元光參量的準(zhǔn)確測量問題。實施例二圖1為本實用新型實施例二提供的積分球探測器的示意圖，下面結(jié)合圖1詳細說明本實用新型實施例二。本實用新型實施例二提供一種積分球探測器，包括空心球殼1，以及設(shè)置在空心球殼上的入光孔2和采樣孔3，其中還包括冷卻裝置4，該冷卻裝置4貼附在空心球殼1的外側(cè)，用于冷卻空心球殼1。冷卻裝置4的優(yōu)選實現(xiàn)方式為該冷卻裝置4包括外球殼5，罩設(shè)在部分或全部空心球殼1的外側(cè)，外球殼5與空心球殼1之間形成冷卻通道6，外球殼5上設(shè)置有冷卻劑進口 7和冷卻劑出口 8，分別與冷卻通道6連通。冷卻通道可以由外球殼與空心球殼之間形成的密封縫隙構(gòu)成，也可以直接在外球殼上一體加工而成，圖1所示的情形為前者?？梢岳斫獾氖?，也可以直接在空心球殼外壁上機加工形成一個或多個冷卻劑通道。冷卻劑包括水或防凍液。若冷卻劑為水，可以使用流動的水持續(xù)通過冷卻通道，以隨時帶走探測過程中產(chǎn)生的熱量，使積分球探測器可用于大發(fā)散角、高功率、線光源或面光源光參數(shù)的高精度測量。在溫度較低時，還可以使用防凍液，本實用新型對此不做限定。另一種可行的方式是，冷卻劑充盈冷卻通道后，可以將冷卻劑入口和冷卻劑出口密封，在探測的光功率較小，積分球產(chǎn)熱不嚴(yán)重時，可以使用此種方式。冷卻劑同樣也可以是其他液體， 比如具有防凍、防沸功能的液體等。冷卻通道與空心球殼的接觸面積越大，冷卻效果越好，本實用新型實施例以空心球殼外側(cè)全部形成有冷卻通道為例進行的說明，實際應(yīng)用中，也可以只在部分空心球殼的外側(cè)設(shè)置冷卻通道，冷卻效果會稍弱。本實用新型實施例二提供的積分球探測器，采用冷卻通道和通入冷卻劑的方式實現(xiàn)積分球的冷卻，冷卻快，操作簡單。實施例三圖2為本實用新型實施例三提供的積分球探測器的示意圖，下面結(jié)合圖2詳細說明本實用新型實施例三。實施例三與實施例二的不同之處在于冷卻裝置的實現(xiàn)方式不同。 本實用新型實施例三提供一種積分球探測器，包括空心球殼1，以及設(shè)置在空心球殼1上的入光孔2和采樣孔3，其中還包括冷卻裝置，該冷卻裝置貼附在空心球殼1的外側(cè)，用于冷卻空心球殼1。冷卻裝置的可選實現(xiàn)方式為冷卻裝置包括半導(dǎo)體制冷器9，該半導(dǎo)體制冷器9貼設(shè)于部分或全部空心球殼1的外部，用于冷卻空心球殼1?？招那驓?可以由第一半球殼11和第二半球殼12扣合形成。[0046]半導(dǎo)體制冷器的制冷效果是通過對半導(dǎo)體通電來實現(xiàn)的。圖2中所示的情形為， 半導(dǎo)體制冷器貼設(shè)在第二半球殼上。半導(dǎo)體制冷器可以及時冷卻第二半球殼，再利用球殼材料的熱傳導(dǎo)性冷卻第一半球殼。若在第一半球殼和第二半球殼外部都貼設(shè)半導(dǎo)體制冷器，冷卻效果更佳，積分球的溫度更穩(wěn)定。需要說明的是，在第一半球殼外側(cè)貼設(shè)半導(dǎo)體制冷器時，應(yīng)保證不影響采樣孔、入光孔的正常操作。進一步地，空心球殼為內(nèi)壁上涂覆有漫射涂層的空心球殼。該漫射涂層為朗博漫射特性的涂層，均勻涂布于空心球殼的內(nèi)壁上。朗博漫射特性的涂層是一種可使入射光的反射分布在空間呈球形分布，且與入射角角度無關(guān)的涂層材料。在球殼內(nèi)壁涂布具有朗博漫射特性的涂層后，具有一定方向性的入射光經(jīng)由入光孔進入球內(nèi)后，經(jīng)過多次漫發(fā)射后，在球殼的內(nèi)壁上形成均勻的光強分布， 此時，在積分球壁上任意位置開孔測量，都能獲得與入射光成線性關(guān)系的光信號。為保證一次漫射的光不會直接進入采樣孔，一般會在采樣孔前設(shè)置擋光板，有幾個采光孔就需設(shè)置幾個擋光板，擋光板設(shè)置的位置需滿足能夠切斷一次反射光直接進入采樣孔的光路。朗博漫射特性的涂層材料為金屬粉末或非金屬粉末。金屬粉末比如金粉末、銅粉末和鎢粉末等。非金屬粉末比如硫酸鋇、氧化鎂或三氧化二鋁等。這些涂層材料都可以承受功率較強的激光照射，而不會造成涂層的損壞。需要測量的光參數(shù)決定了采樣孔的數(shù)量，一個采樣孔至少可以進行一項光參數(shù)的測量。采樣孔3優(yōu)選的是包括光強采樣孔13和/或光譜采樣孔14 ；光強采樣孔13的外側(cè)設(shè)置有光強傳感器10，用于探測光信號的強度信息；光譜采樣孔14通過光纖連接至光譜測量系統(tǒng)，以探測光信號的光譜信息。圖2中是以同時設(shè)置了光強采樣孔13和光譜采樣孔 14為例進行的說明。設(shè)置了光強傳感器的積分球探測器可以直接實現(xiàn)光強的測量。使用中，在光譜采樣孔外側(cè)會設(shè)置光纖接口，以便于接入光纖。還可以進一步設(shè)置波形采樣孔，在波形采樣孔的外側(cè)設(shè)置波形傳感器，以探測待測光信號的時間特性。光強傳感器10可以包括光電型傳感器，熱電型傳感器或熱釋型傳感器。可以探測待測光的功率信息、能量信息等。為進一步提升空心球殼的散熱效果，空心球殼的材料為具有導(dǎo)熱性的材料。材料的導(dǎo)熱性越好，整個積分球探測器的散熱性能就越好。導(dǎo)熱性材料包括金屬材料或非金屬材料。本實用新型實施例三的傳感器和朗博漫射特性的涂層同樣適用于本實用新型其他實施例的技術(shù)方案。本實用新型實施例三提供的積分球探測器采用半導(dǎo)體制冷器冷卻，其可以直接貼設(shè)在球殼外側(cè)，結(jié)構(gòu)簡單，冷卻效果可靠。最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制； 盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解: 其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種積分球探測器，包括空心球殼，以及設(shè)置在所述空心球殼上的入光孔和采樣孔， 其特征在于，還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置貼附在所述空心球殼的外側(cè)，用于冷卻所述空心球殼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積分球探測器，其特征在于，所述冷卻裝置包括外球殼，罩設(shè)在部分或全部所述空心球殼的外側(cè)，外球殼與空心球殼之間形成冷卻通道，所述外球殼上設(shè)置有冷卻劑進口和冷卻劑出口，分別與所述冷卻通道連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的積分球探測器，其特征在于所述冷卻劑包括水或防凍液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積分球探測器，其特征在于所述冷卻裝置包括半導(dǎo)體制冷器，所述半導(dǎo)體制冷器貼設(shè)于部分或全部所述空心球殼的外部，用于冷卻所述空心球殼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積分球探測器，其特征在于所述空心球殼由第一半球殼和第二半球殼扣合形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積分球探測器，其特征在于所述空心球殼為內(nèi)壁上涂覆有漫射涂層的空心球殼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的積分球探測器，其特征在于所述漫射涂層為朗博漫射特性的涂層，均勻涂布于所述空心球殼的內(nèi)壁上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的積分球探測器，其特征在于，所述朗博漫射特性的涂層材料為金屬粉末或非金屬粉末。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積分球探測器，其特征在于，所述采樣孔包括光強采樣孔和 /或光譜采樣孔；所述光強采樣孔的外側(cè)設(shè)置有光強傳感器，用于探測光信號的強度信息；所述光譜采樣孔通過光纖連接至光譜測量系統(tǒng)，以探測所述光信號的光譜信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的積分球探測器，其特征在于所述光強傳感器包括光電型傳感器，熱電型傳感器或熱釋型傳感器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的積分球探測器，其特征在于所述空心球殼的材料為具有導(dǎo)熱性的材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的積分球探測器，其特征在于所述導(dǎo)熱性材料包括金屬材料或非金屬材料。
專利摘要本實用新型公開了一種積分球探測器，包括空心球殼，以及設(shè)置在所述空心球殼上的入光孔和采樣孔，其中還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置貼附在所述空心球殼的外側(cè)，用于冷卻所述空心球殼。本實用新型提供的積分球探測器適用于各種類型的光參量測量，尤其適用于大發(fā)散角、大功率的光參量測量，比如激光和其他大功率光源。由于獲得的光信號是經(jīng)過勻化處理后的光信號，還可以解決多發(fā)光單元光參量的準(zhǔn)確測量問題。
文檔編號G01J1/04GK202092774SQ20112019053
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者位艷強, 孫立明, 徐磊, 陸耀東, 高和平 申請人:北京光電技術(shù)研究所