本发明专利技术公开了一种高精度宽谱光源输出功率稳定度测试装置，包括滤光片、探测器、放大电路、数据采集电路和显示电路，其中：滤光片过滤待测宽谱光源发出的光，选择某一波长的光进入探测器，探测器将光信号转化为电流信号，送入放大电路，通过I/V转换将电流信号转化成电压信号，并将电压信号放大后传递给数据采集电路，数据采集电路将电压信号进行低通滤波与AD转换将模拟信号转换成数字信号，在显示电路上进行显示、记录，根据记录的光功率数值，得到宽谱光源的光功率稳定度。本发明专利技术采用三片光探测器组成光阱式探测器，通过光在三个探测器之间多次反射减小反射比，提高了探测器响应度和精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高精度宽谱光源输出功率稳定度测试装置。
技术介绍
氘灯和卤钨灯等宽光谱光源是进行光谱分析的常用光源，氘灯和卤钨灯组合使用 可以实现对材料的紫外、可见、近红外波段的光谱分析，也广泛应用于紫外-可见分光光度 计中。宽光谱光源的光输出稳定性是一项重要指标，其直接影响到光谱分析测试的准确性， 目前宽谱光源的稳定度可达到很高的程度，比如日本滨松公司的L10290产品输出功率峰 峰值波动在〇. 004%，美国海洋光学公司的D-2000产品输出功率峰峰值波动为0. 005%。如 何对其产品的光功率输出稳定度进行验证成为光源验收与检测时的一项难题。 显而易见的，采用光功率计可以测量光源输出功率，通过长时间测量可以测出光 源的稳定度指标，但是，一般的光功率计由于其探测器测量精度限制无法满足高稳定度光 源指标测试要求，如美国Newport公司的918D-ST系列探测器的测量不确定度在2% -4% 之间，并且在测试时容易受到周围环境光的影响，测量误差太大，无法进行精确测量。 现有的宽谱光源功率稳定度测试方法在测试稳定度指标为0. 005%时存在困难， 普通的光电探测器因为其测量不确定度的限制，其自身的波动大于光源稳定性指标，无法 进行测试。采用低温辐射计的测量方式，需要长时间开启制冷设备，光路调试繁琐，效率低， 费用高。采用测试驱动电流稳定度的间接测量方式，需要拆开机器测量人员易受高压电击 危险，不安全。 论文《基于低温辐射计的红外辐射定标方法》（光学标准与测试，第62-67页， 2007. 44(4))指出在光辐射计量中还通常使用低温辐射计对光源光功率进行辐射定标，低 温辐射计在可见光波段测量光功率可以达到〇. 005% -0. 02%的精度，但是低温辐射计需 工作在高真空、超低温的条件下，对实验室环境条件要求高，要考虑温度场热辐射和气流产 生的影响，在测试光路中光学元件较多，要充分考虑光束的散射、反射等，调整不当就会引 入额外的误差，在功率稳定度测试时，效率低、费用高。 论文《一种高稳定性多功能氘灯恒流电源的研制》（光学仪器，第23-27页， 1991. 13(5))指出氘灯、卤钨灯等宽谱光源的电流I与所发射的辐射通量Φ之间存在以下 关系：（12/%，=Φ2/Φ:，式中，1:为初始电流，I2为变化后的电流；Φi是与Ii相对应的辐 射通量，Φ2是与I2相对应的辐射通量；Y为6. 05~6. 75之间的任一常数（取决于宽谱光 源的充气情况），若光源输出光功率峰峰值波动在5X10 5以内，则要求电源驱动电流波动 在5X10 6以内，因此提出将测量驱动电源电流的波动来代替光输出功率的稳定性。若采用 这种间接测试的方法首先忽略了光源结构本身的影响，比如光源温度波动、光学镜片透过 率变化等，测试不准确，其次一般光源都没有测试驱动电流的端口，在测试电流时需将仪器 拆开将测量装置连入电路中，测试繁琐，效率低，对于氘灯其激发电压可达到300V以上，拆 开仪器测试不安全。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种高精度宽谱光源输出功率稳定度测试装 置，本装置采用三片光电探测器组合测试光功率，使得探测器响应度增大，提高信噪比，从 而提高了测量精度，可以实现宽谱光源高稳定度指标测试。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案： -种高精度宽谱光源输出功率稳定度测试装置，包括滤光片、探测器、放大电路、 数据采集电路和显示电路，其中：滤光片过滤待测宽谱光源发出的光，选择某一波长的光进 入探测器，探测器将光信号转化为电流信号，送入放大电路，通过I/V转换将电流信号转化 成电压信号，并将电压信号放大后传递给数据采集电路，数据采集电路将电压信号进行低 通滤波与AD转换将模拟信号转换成数字信号，在显示电路上进行显示、记录，根据记录的 光功率数值，得到宽谱光源的光功率稳定度。 所述探测器，包括三片光探测器，分别为第一光探测器、第二光探测器和第三光探 测器，其中，光经过第一光探测器、第二光探测器和第三光探测器的反射后，再由第三光探 测器、第二光探测器和第一光探测器原路返回，经过多次反射，减少光的反射比。 所述第一光探测器与第三光探测器相垂直，第二光探测器与第一光探测器和第三 光探测器的所在平面均呈45°放置。 所述显示电路记录一段时间内的光功率数值，分别以最大功率与最小功率的差值 与两倍平均功率的比值的正负值为光功率的稳定度的上下限。 所述显示电路通过DA转换将数字信号转换成模拟电压信号，并进行实时显示与 记录。 本专利技术的有益效果为： (1)采用三片光探测器组成光阱式探测器，通过光在三个探测器之间多次反射减 小反射比，提高了探测器响应度，从而提高了测量精度，探测到的光信号通过后端电路处 理，完成光电转换并记录，实现宽谱光源高稳定度指标的测试； (2)与采用低温辐射计的方式相比本专利技术的测试装置光路简单，无需制冷可以在 室温条件下进行，效率高、费用低。【附图说明】 图1为宽谱光源输出功率稳定度测试装置框图； 图2为光阱式探测器结构图。【具体实施方式】： 下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。 -种新的光源功率稳定度测试装置，它由滤光片、光阱式探测器、程控放大电路、 数据采集电路、数据实时显示记录电路等部分组成，其测试框图如图1所示。宽谱光源发出 的光经过滤光片滤光，选择某一波长的光进入光阱式探测器，经过光电转化后将光信号转 化成电流信号，电信号进入程控放大电路通过I/V转换将电流信号转化成电压信号，并通 过低噪声的前置放大器将电压信号放大至合适倍数进入数据采集电路，在数据采集电路中 进行低通滤波与AD转换将模拟信号转换成数字信号，然后，信号进入数据实时显示记录电 路通过DA转换将数字信号转换成模拟电压信号，并进行实时显示与记录。在一段时间内记 录测得的光功率数值，通过公式，计算得到宽谱光源的光功率 稳走度。 其中，光阱式探测器采用三片光探测器按照一定的空间方位组合而构成的复合型 光探测器，如图2所示，光探测器1与光探测器3垂直放置，探测器2与探测器1、探测器3 分别成45°夹角放置，入射光以45°入射角照射到探测器1上，然后反射到探测器2上，入 射角同样为45°，经探测器2反射后垂直入射到探测器3上，然后光束又一次反射到探测 器2和探测器1上，通过在探测器之间多次反射，测量光束的反射比大大减小，一般的光探 测器的反射比为0. 3,光在探测器1、2、3之间进行了 5次反射，其反射比为0. 00243。减小 了 2个数量级，使得探测器响应度增大，从而提高了测量精度。经验证其测量不确定度达到 了 0· 016%〇 上述虽然结合附图对本专利技术的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本专利技术保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本专利技术的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本专利技术的保护范围以内。【主权项】1. 一种高精度宽谱光源输出功率稳定度测试装置，其特征是：包括滤光片、探测器、放 大电路、数据采集电路和显示电路，其中：滤光片过滤待测宽谱光源发出的光，选择某一波 长的光进入探测器，探测器将光信号转化为电流信号，送入放大电路，通过I/V转换将电流 信号转化成电压信号，并将本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高精度宽谱光源输出功率稳定度测试装置，其特征是：包括滤光片、探测器、放大电路、数据采集电路和显示电路，其中：滤光片过滤待测宽谱光源发出的光，选择某一波长的光进入探测器，探测器将光信号转化为电流信号，送入放大电路，通过I/V转换将电流信号转化成电压信号，并将电压信号放大后传递给数据采集电路，数据采集电路将电压信号进行低通滤波与AD转换将模拟信号转换成数字信号，在显示电路上进行显示、记录，根据记录的光功率数值，得到宽谱光源的光功率稳定度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋平，聂建华，韩顺利，赵坤，吴威，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37
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