激光功率測(cè)量,積分球很容易捕獲或者集成近準(zhǔn)直光源例如激光光束或者高度分散的光源(例如激光二極管或VCSEL)。由于積分球獨(dú)特幾何結(jié)構(gòu),激光束功率測(cè)量不受激光束偏振及校準(zhǔn)的影響。在不影響探測(cè)器信號(hào)的情況下,該系統(tǒng)可使用開放端口,或可安裝激光二極管模塊或縮孔器的光纖適配器。 (圖5)??梢蕴砑宇~外的端口來(lái)執(zhí)行并行光譜表征,使其成為可靠的激光二極管壽命測(cè)試的理想設(shè)備。成像和非成像校準(zhǔn)用均勻光源,積分球是一種近乎完美的創(chuàng)造均勻光源的方法。輻射度是離開光源或輻射面的每個(gè)立體角的通量密度。輻照度是落在表面上的通量密度,在表面的平面上測(cè)量。積分球光源的輸出孔徑在設(shè)計(jì)正確的情況下,可以產(chǎn)生接近完美的多光譜漫射光源和朗伯光源,與視角無(wú)關(guān)(圖6)。積分球的反射性能直接影響到光學(xué)測(cè)量的結(jié)果。小型輻射定標(biāo)焦平面陣列

積分球是一個(gè)內(nèi)壁涂有白色漫反射材料的空腔球體,又稱光度球,光通球等。球內(nèi)壁上涂以理想的漫反射材料,也就是漫反射系數(shù)接近于1的材料。常用的材料是PTFE或硫酸鋇,將它和膠質(zhì)粘合劑混合均勻后,噴涂在內(nèi)壁上。光線由輸入孔入射后,光線在此球內(nèi)部被均勻的反射及漫射,因此輸出孔所得到的光線為相當(dāng)均勻的漫射光束。而且入射光的入射角度、空間分布、及極化皆不會(huì)對(duì)輸出的光束強(qiáng)度及均勻度造成影響。也因?yàn)楣饩€經(jīng)過(guò)積分球內(nèi)部的積分后才射出,因此積分球亦可當(dāng)作一光強(qiáng)度衰減器。其輸出強(qiáng)度與輸入強(qiáng)度比約為:光輸出孔的面積/積分球內(nèi)部的表面積。小型輻射定標(biāo)焦平面陣列積分球,一個(gè)半徑為R的球體,在數(shù)學(xué)中象征著無(wú)窮與連續(xù),是空間積分的基本模型。

積分球被普遍應(yīng)用于以下領(lǐng)域:1 運(yùn)動(dòng)追蹤,積分球可以用于運(yùn)動(dòng)追蹤應(yīng)用,例如跟蹤運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作。通過(guò)測(cè)量運(yùn)動(dòng)員的旋轉(zhuǎn)角速度和加速度,確定運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作狀態(tài),實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)分析和評(píng)估。2 虛擬現(xiàn)實(shí),積分球在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域也有著普遍的應(yīng)用。通過(guò)測(cè)量用戶的旋轉(zhuǎn)角速度和加速度,使用戶在虛擬環(huán)境中可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)和交互,提升虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。3 游戲控制,積分球可以用于游戲控制器,通過(guò)測(cè)量玩家的旋轉(zhuǎn)角速度和加速度,實(shí)現(xiàn)游戲的控制和互動(dòng)。4運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué),積分球在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也有著重要應(yīng)用。通過(guò)測(cè)量運(yùn)動(dòng)員的旋轉(zhuǎn)角速度和加速度,評(píng)估運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)技能和表現(xiàn),提供訓(xùn)練和康復(fù)指導(dǎo)。
抱負(fù)積分球的條件:A、積分球內(nèi)外表為一完整的幾何球面,半徑處處持平;B、球內(nèi)壁是中性均勻漫射面,關(guān)于各種波長(zhǎng)的入射光線具有相同的漫反射比;C、球內(nèi)沒(méi)有任何物體,光源也看作只發(fā)光而沒(méi)有什物的抽象光源。影響積分球丈量精度的因素:A、球內(nèi)壁是均勻的抱負(fù)漫射層,服從朗伯定則;B、球內(nèi)壁各點(diǎn)的反射率持平;C、球內(nèi)壁白色涂層的漫射是中性的;D、球半徑處處持平,球內(nèi)除燈外無(wú)其他物體存在;所以,積分球內(nèi)壁起球,剝落,黃變都會(huì)影響其丈量精度。積分球還可以用于光源的校準(zhǔn),通過(guò)將光源放置在球內(nèi),可以消除光源的方向性。

空間集成,對(duì)實(shí)際積分球內(nèi)部輻射度分布的精確分析取決于入射光通量的分布、實(shí)際積分球設(shè)計(jì)的幾何細(xì)節(jié)和積分球涂層的反射率分布函數(shù),以及安裝在開口端口或積分球內(nèi)部的每個(gè)設(shè)備的表面。較佳空間性能的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是基于較大限度地提高涂層反射率和相對(duì)于所需的開口端口和系統(tǒng)設(shè)備的積分球直徑。反射率和開口端口比例對(duì)空間積分的影響可以通過(guò)考慮達(dá)到入射到積分球表面的總通量所需的反射次數(shù)來(lái)說(shuō)明。經(jīng)過(guò)n次反射后產(chǎn)生的輻射度可以與穩(wěn)態(tài)條件下相比較。利用積分球,可以求解球體在受到外力時(shí)的應(yīng)力分布,為工程設(shè)計(jì)提供參考。高動(dòng)態(tài)范圍太陽(yáng)光模擬器多光譜
利用積分球,可以輕松求解球體質(zhì)量、電荷、磁荷等物理量在空間中的分布。小型輻射定標(biāo)焦平面陣列
“另一方面,”Durell說(shuō),“如果你想要光束輪廓和角度信息,那么就使用光束輪廓儀或角度計(jì)。根據(jù)定義,積分球通常會(huì)抹去這些空間信息?!狈e分球的第二個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是它的衰減特性。具體來(lái)說(shuō),積分球可以被視為一個(gè)均勻衰減器,這意味著它能夠?qū)⑷肷涞墓饩€以相同的比例進(jìn)行衰減或減弱。這種特性使得積分球在功率測(cè)量方面具有一些優(yōu)勢(shì)。首先,傳統(tǒng)的功率計(jì)可能會(huì)被光源的功率水平損壞,而積分球則可以避免這種情況,因?yàn)樗鼘?duì)所有光線進(jìn)行均勻衰減,不會(huì)對(duì)任何特定光線產(chǎn)生過(guò)大的壓力。小型輻射定標(biāo)焦平面陣列