积分球根据应用可分为四个基本类别:均匀光源、灯具或光源测量、反射率和透射率测量以及激光功率测量。确实,每个应用类别都有其特定的需求和挑战,需要我们以细微的方式调整和优化积分球以提供较佳的性能。积分球在许多领域都有普遍的应用,其中较常见的两种应用是作为测量灯具总通量的测量工具和作为校准其他仪器的均匀光源。在这些应用中,积分球的用途特别普遍,能够集成来自狭窄准直光束的光源,如激光,或来自全向光源,如白炽灯泡或荧光灯。在光学测量中,积分球提供了稳定的、无阴影的光照环境。B光源积分球模拟器

技术特性:积分球的基本原理:积分球又称为光通球,是一个中空的完整球壳。内壁涂白色漫反射层,且球内壁各点漫射均匀。光源S在球壁上任意一点 B上产生的光照度是由多次反射光产生的光照度叠加而成的。由积分学原理可得,球面上任意一点B的光照度为:公式(1)中,E1 为光源S直接照在 B点上的光照度,E1的大小不仅与B点的位置有关,也与光源在球内的位置有关。如果在光源S和B点间放一挡屏,挡去直接射向 B点的光,则E1=0,因而在 B点的光照度为:公式(1)公式(2)中,R为积分球半径、p为积分球内壁反射率。R和p均为常数,因此在球壁上任意位置的光照度E(挡去直接光照后)与灯的光通量 中成正比。通过测量球壁窗口上的光照度E,就可求出光源的光通量 Ф。高动态范围积分球测试范围积分球的基本原理是光通过采样口被积分球收集,在积分球内部经过多次反射后非常均匀地散射在积分球内部。

球体倍增因子对表面反射率极为敏感。选择漫反射涂层或材料会对给定设计的辐射度产生很大影响(如图3所示)。所示的两种涂层都具有高反射率,在350至1350 nm范围内的反射率超过95%。因此,对于相同的积分球,人们可能预期不会有明显的辐射度增加。然而,辐射度的相对增加大于反射率的相对增加,其系数等于球体倍增因子。虽然其中一种涂层在一定波长范围内比另一种提供2%到15%的反射率增加,但相同的积分球设计将导致辐射度增加40%至240%。较大的增加发生在1400纳米以上的近红外光谱区域。
积分:1.理想积分球原理,理想积分球的条件:A、积分球地内表面为一完整地几何球面,半径处处相等;B、球内壁是中性均匀漫射面,对于各种波长的入射光线具有相同的漫反射比;C、球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有实物的抽象光源。2.影响积分球测量精度的因素:A、球内壁是均匀的理想漫射层,服从朗伯定则;B、球内壁各点的反射率相等;C、球内壁白色涂层的漫射是中性的;D、球半径处处相等,球内除灯外无其他物体存在;E、窗口材料是中性的,其E符合照度的余弦定则,实际情况与理想条件不符合会带来测量误差,故需修正。积分球的内壁材料能够将光线均匀地反射到球内各个方向,实现光的均匀分布。

激光功率测量,积分球很容易捕获或者集成近准直光源例如激光光束或者高度分散的光源(例如激光二极管或VCSEL)。由于积分球独特几何结构,激光束功率测量不受激光束偏振及校准的影响。在不影响探测器信号的情况下,该系统可使用开放端口,或可安装激光二极管模块或缩孔器的光纤适配器。 (图5)。可以添加额外的端口来执行并行光谱表征,使其成为可靠的激光二极管寿命测试的理想设备。成像和非成像校准用均匀光源,积分球是一种近乎完美的创造均匀光源的方法。辐射度是离开光源或辐射面的每个立体角的通量密度。辐照度是落在表面上的通量密度,在表面的平面上测量。积分球光源的输出孔径在设计正确的情况下,可以产生接近完美的多光谱漫射光源和朗伯光源,与视角无关(图6)。积分球在环境科学中,如大气污染、水质分布等研究中,发挥着关键作用。B光源积分球模拟器
积分球在艺术领域,如雕塑、建筑设计中,也具有极高的价值。B光源积分球模拟器
抱负积分球的条件:A、积分球内外表为一完整的几何球面,半径处处持平;B、球内壁是中性均匀漫射面,关于各种波长的入射光线具有相同的漫反射比;C、球内没有任何物体,光源也看作只发光而没有什物的抽象光源。影响积分球丈量精度的因素:A、球内壁是均匀的抱负漫射层,服从朗伯定则;B、球内壁各点的反射率持平;C、球内壁白色涂层的漫射是中性的;D、球半径处处持平,球内除灯外无其他物体存在;所以,积分球内壁起球,剥落,黄变都会影响其丈量精度。总的来说,积分球是一种非常有用的光学器件,普遍应用于光源测试、颜色测量、光学测量等领域。B光源积分球模拟器