CN2643297Y - 高精度光谱辐射亮度计 - Google Patents
高精度光谱辐射亮度计 Download PDFInfo
- Publication number
- CN2643297Y CN2643297Y CN 03220050 CN03220050U CN2643297Y CN 2643297 Y CN2643297 Y CN 2643297Y CN 03220050 CN03220050 CN 03220050 CN 03220050 U CN03220050 U CN 03220050U CN 2643297 Y CN2643297 Y CN 2643297Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon photoelectric
- photoelectric diode
- spectral radiance
- high precision
- diode array
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 title claims abstract description 20
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 36
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 36
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 abstract description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种高精度光谱辐射亮度计。它由视场光阑、孔径光阑、滤光片、陷阱探测器、高精度I/V转换器构成。特别是陷阱探测器使用三片硅光电二极管以一定的结构排列，使入射光能在其中进行多次反射与吸收以降低单片硅光电二极管表面反射率对测量精度的影响，同时该三片式结构也能降低单一器件对辐射的偏振敏感性，从而最大限度地降低由此而引起的辐射测量的不确定度，本实用新型可实现1％以下不确定度对光源的高精度检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于光陷阱的光谱辐射亮度测量装置。
背景技术
到目前为止，光谱辐射亮度的测量通常都是由光谱辐射度一级或二级标准传递进行标定后的光谱辐射计实现。由于其传递方法的局限，其测量不确定度。一般为：2.5％-6％。
通常，光谱辐射计，都是采用一单元光电探测器件或列阵式光电探测器件加上前置光路构成，由于单片硅光电二极管或列阵式光电探测器件固有的表面特性使然(在光束正入射至45度角入射之间，其表面反射率有1-5％的变化)，如果测量的光束入射角不能与定标的入射角保持一致的话，将因为反射的不同而造成的能量损失也不同，从而使测量的精度下降而达不到现代高精度光辐射测量的要求。
低温绝对辐射计可以提供目前最高的准确度，加上前置光路可实现高精度的光谱辐射亮度的测量，但其高昂的价格(十万美元以上)和复杂的运行过程及高运行费用，使其广泛应用受到了极大的限制，通常只是作为一辐射计量的初级标准加以使用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于使用普通硅光电器件结合高清度前置光学***构成高精度光谱辐射亮度计。
高精度光谱辐射亮度计主要由高精度前置光学***和硅光电二极管陷阱探测器以及高精度I/V变换电路构成。其具体结构是：
一种高精度光谱辐射亮度计，包括视场光阑，孔径光阑，滤光片，I/V变换器，其特征是滤光片后安装有光陷阱探测器，所述的光陷阱探测器由多片光敏感器件构成。
光陷阱探测器由三片硅光电二极管列阵构成，面向入射光的第一片硅光电二极管列阵垂直于第三片硅光电二极管列阵，且与第二片硅光电二极管列阵成45度角；第二片硅光电二极管列阵和第三片硅光电二极管列阵成45度角。
I/V变换器由高精度运算放大器和阻容网络构成，I/V变换器(3)的输入端和光陷阱探测器的输出端电连接。
本实用新型的光陷阱探测器使用三片平面型硅光电二极管，根据镜反射原理使入射到第一块硅光电二极管上的反射光打到第二块硅光电二极管，第二块硅光电二极管上的反射光再打到第三块硅光电二极管上，而第三块硅光电二极管上的反射光再循原路返回到第二块硅光电二极管上并由此在第二块硅光电二极管上产生的反射光再循原路返回到第二块硅光电二极管上并由此在第二块硅光电二极管上产生的反射光再打到第一块硅光电二极管上。这样，在每块硅光电二极管上因反射而损失掉部分光线将被其下一块硅光电二极管所接收，依次类推。原理如下。
在单个二极管中有：
If＝η(1-ρ)(λe/hc)·P
于是在该结构中有：
If＝[η1(1-ρ1)+η2ρ2(1-ρ1)+η3ρ1ρ2(1-ρ3)+η2ρ1ρ2ρ3(1-ρ2)
+η1 ρ1 ρ2 ρ2 ρ3(1-ρ1)]·(λe/hc)·P
其中：If为光生电流；P为入射光功率；λ为入射光波长；h：Plank常数；c：真空光速；
η1、η2、η3分别为1#、2#、3#的内量子效率；
ρ1、ρ2是入射角为45°时1#、2#的反射率，ρ3为垂直入射时3#的反射率。
为了容易看清，(事实上，由于使用的是同种类型的二极管)η1、η2、η3基本相同，可以近似地认为它们相等，对于ρ1、ρ2、ρ3也认为它们相等，则上式可以简化为：
If＝η(1-ρ°)(λe/hc)·P
这样就形成了一个光陷阱，其结果是相当于大大降低了单块硅光电二极管的表面反射率，同时，该三片式结构也能降低单一器件对辐射的偏振敏感性，从而最大限度地降低由此而引起的辐射测量的不确定度。
根据定义，辐射亮度是指离开、到达或穿过某一表面单位立体角、单位投影面积上的辐射通量。
L＝d./dA.cos..d.
光谱辐射亮度则是指特定波长位置(一定带宽)处的辐射亮度。
符号：L.，单位为w/m2.sr.··
因此，要精确测定到达辐射计入瞳处的辐射亮度，则必须精密测定圆形孔径光阑(入瞳)面积、视场光阑面积和窄带滤光片的透过率。孔径光阑和视场光阑共同作用确定了接受立体角，窄带滤光片则确定了测量的波长位置及带宽。以目前的技术水平，以上各项检测均可达到0.1％的以下误差。
附图说明
图1为本实用新型光陷阱探测器结构示意图。
图2是本实用新型结构原理图。
具体实施方式
参见图1、图2。
高精度光谱辐射亮度计由前置光路***1，陷阱探测器2，I/V转换器3构成，前置光路***1由视场光阑4，孔径光阑5，滤光片6构成。
视场光阑4和孔径光阑5的面积确定了接受光的立体角。滤光片6用以确定光谱中特定波长位置，陷阱探测器2由三片硅光电二极管构成，其几何结构如附图1所示：第一片硅光电二极管与第三片硅光电二极管所在的平面垂直，并与第二片所在平面成45°角，第二片与第三片所在平面成45°角。三片硅管均为特制的Hamatsu S1337-11型无窗口硅光电二极管，有效光敏面积10×10mm2。
陷阱探测器2的光电流馈至高精度I/V变换器3的输入端，转换成相应的电压输出。
高精度光谱辐射亮度计由低温绝对辐射计对其光谱响应度标定。
经性能检测，陷阱探测器接受正入射时的反射率小于千分之二，较之单片硅光电二极管(20~30％)下降了二个数量级；偏振敏感性为0.00142％，陷阱探测器通过低温绝对辐射计进行光谱功率响应的绝对标定，可达到小于0.03％的不确定度。配以精密的前置光学***，最终可达到对亮度源1％以下的辐亮度检测不确定度。
Claims (3)
1.一种高精度光谱辐射亮度计，包括视场光阑，孔径光阑，滤光片，I/V变换器，其特征是滤光片后安装有光陷阱探测器，所述的光陷阱探测器由多片光敏感器件构成。
2.权利要求1所述的高精度光谱辐射亮度计，其特征是光陷阱探测器由三片硅光电二极管列阵构成，面向入射光的第一片硅光电二极管列阵垂直于第三片硅光电二极管列阵，且与第二片硅光电二极管列阵成45度角；第二片硅光电二极管列阵和第三片硅光电二极管列阵成45度角。
3.权利要求1所述的高精度光谱辐射亮度计，其特征是I/V变换器由高精度运算放大器和阻容网络构成，I/V变换器(3)的输入端和光陷阱探测器的输出端电连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03220050 CN2643297Y (zh) | 2003-02-22 | 2003-02-22 | 高精度光谱辐射亮度计 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03220050 CN2643297Y (zh) | 2003-02-22 | 2003-02-22 | 高精度光谱辐射亮度计 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2643297Y true CN2643297Y (zh) | 2004-09-22 |
Family
ID=34290369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 03220050 Expired - Fee Related CN2643297Y (zh) | 2003-02-22 | 2003-02-22 | 高精度光谱辐射亮度计 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2643297Y (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100414270C (zh) * | 2004-12-25 | 2008-08-27 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 星上全光路辐射定标方法 |
| CN100416237C (zh) * | 2005-01-08 | 2008-09-03 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 基于标准探测器的高精度辐亮度基准的实现方法和装置 |
| WO2010003362A1 (zh) * | 2008-07-07 | 2010-01-14 | Mou Tongsheng | 亮度测量装置 |
| CN100582742C (zh) * | 2006-12-19 | 2010-01-20 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 高精度多功能宽光谱辐射比较*** |
| CN101922967A (zh) * | 2010-07-26 | 2010-12-22 | 杭州远方光电信息有限公司 | 一种变焦亮度计 |
| CN101685034B (zh) * | 2008-09-23 | 2012-02-01 | 中茂电子(深圳)有限公司 | 发光元件发光亮度检测方法、装置及检测机台 |
| CN105424320A (zh) * | 2015-11-04 | 2016-03-23 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | 一种高精度宽谱光源输出功率稳定度测试装置 |
| CN106768317A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-05-31 | 中国电子科技集团公司第四十研究所 | 一种单光子探测器探测效率的标定装置及方法 |
| CN107543609A (zh) * | 2010-07-01 | 2018-01-05 | 新港公司 | 光多路分用*** |
| CN110470385A (zh) * | 2018-05-09 | 2019-11-19 | 北京振兴计量测试研究所 | 光阑式真空紫外辐射亮度计 |
| CN113418600A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-21 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | 一种光纤型短波红外光陷阱探测器及探测方法 |
-
2003
- 2003-02-22 CN CN 03220050 patent/CN2643297Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100414270C (zh) * | 2004-12-25 | 2008-08-27 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 星上全光路辐射定标方法 |
| CN100416237C (zh) * | 2005-01-08 | 2008-09-03 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 基于标准探测器的高精度辐亮度基准的实现方法和装置 |
| CN100582742C (zh) * | 2006-12-19 | 2010-01-20 | 中国科学院安徽光学精密机械研究所 | 高精度多功能宽光谱辐射比较*** |
| WO2010003362A1 (zh) * | 2008-07-07 | 2010-01-14 | Mou Tongsheng | 亮度测量装置 |
| CN101685034B (zh) * | 2008-09-23 | 2012-02-01 | 中茂电子(深圳)有限公司 | 发光元件发光亮度检测方法、装置及检测机台 |
| CN107543609A (zh) * | 2010-07-01 | 2018-01-05 | 新港公司 | 光多路分用*** |
| CN101922967A (zh) * | 2010-07-26 | 2010-12-22 | 杭州远方光电信息有限公司 | 一种变焦亮度计 |
| CN105424320A (zh) * | 2015-11-04 | 2016-03-23 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | 一种高精度宽谱光源输出功率稳定度测试装置 |
| CN106768317A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-05-31 | 中国电子科技集团公司第四十研究所 | 一种单光子探测器探测效率的标定装置及方法 |
| CN110470385A (zh) * | 2018-05-09 | 2019-11-19 | 北京振兴计量测试研究所 | 光阑式真空紫外辐射亮度计 |
| CN113418600A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-21 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | 一种光纤型短波红外光陷阱探测器及探测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10312859B2 (en) | Optical soiling measurement device for photovoltaic arrays | |
| CN2643297Y (zh) | 高精度光谱辐射亮度计 | |
| FI77736B (fi) | Foerfarande foer reglering av straolkaella och reglerbar straolkaella. | |
| CN101782428B (zh) | 光谱自校正光度计及其测量方法 | |
| CN111060289B (zh) | 一种高灵敏度日冕仪杂光检测装置 | |
| CN103411676A (zh) | 一种利用线性可变滤光片测量物体颜色的测色仪 | |
| US6275295B1 (en) | Optical system for determining physical characteristics of a solar cell | |
| CN101504314A (zh) | 大气紫外辐射通量测量装置及其测量方法 | |
| CN201368770Y (zh) | 光谱自校正光度计 | |
| CN101576380A (zh) | 测定旋转元件角度位置的方法及其装置 | |
| WO2022077965A1 (zh) | 一种气体绝缘设备局部放电探测装置 | |
| CN201034729Y (zh) | 一种快速光谱仪 | |
| CN2597965Y (zh) | 高精度通道式光谱辐照度计 | |
| CN100510661C (zh) | 反射式铟镓砷陷阱辐射探测器 | |
| CN2432569Y (zh) | 光辐射探测器 | |
| CN200972452Y (zh) | 高精度薄膜应力实时测量装置 | |
| CN2589968Y (zh) | 多功能光电参数测量装置 | |
| CN201476771U (zh) | 测定旋转元件角度位置的装置 | |
| CN201368768Y (zh) | 大气紫外辐射通量测量装置 | |
| Fabricius et al. | Quantum efficiency characterization of back-illuminated CCDs: Part II. Reflectivity measurements | |
| JPS61277024A (ja) | 光スペクトル検知器 | |
| Quero et al. | Light source position microsensor | |
| CN107702765A (zh) | 高温高压极端环境下光学全反射式水位传感器 | |
| CN2800242Y (zh) | 微弱激光功率计 | |
| Zheng et al. | High-sensitivity photoelectric pressure sensor based on a monolithic dual photodiode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |