高動(dòng)態(tài)范圍均勻光源校準(zhǔn)光源

積分球的作用是對(duì)輻射通量進(jìn)行空間積分。針對(duì)特定應(yīng)用，定制設(shè)計(jì)積分球時(shí)，了解積分球的工作原理非常重要。積分球理論是研究漫射表面內(nèi)的輻射交換原理的一種理論方法。盡管積分球理論的基礎(chǔ)理論可能看起來(lái)復(fù)雜，但實(shí)際上有許多簡(jiǎn)便易行的方法和技巧可以幫助您理解和學(xué)習(xí)。這個(gè)概念可以簡(jiǎn)述為：積分球表面兩個(gè)區(qū)域之間的輻射度交換與視角和表面之間的距離無(wú)關(guān)，即積分球壁上任何一點(diǎn)接收到的通量的比例對(duì)于積分球壁上任何其他輻射點(diǎn)都是相同的。積分球又稱為光通球，是一個(gè)中空的完整球殼。高動(dòng)態(tài)范圍均勻光源校準(zhǔn)光源

“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。”積分球的第二個(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。VIS-NIR光譜輻射定標(biāo)高光譜成像積分球內(nèi)部光路的優(yōu)化，提高了光線的利用率。

在光學(xué)領(lǐng)域，積分球堪稱神奇的存在。看似普通的球體，卻隱藏著無(wú)窮的奧秘。它的名字就預(yù)示著它的神奇功能——將光線“積分”起來(lái)。那么，這個(gè)神奇的積分球究竟是如何做到的呢？想象一下光線進(jìn)入積分球后的情景，就像進(jìn)入了一個(gè)迷宮。光線在積分球內(nèi)壁不斷反射，經(jīng)過(guò)精密的設(shè)計(jì)和計(jì)算，確保光線在多次反射后均勻地散布在球體內(nèi)。無(wú)論從哪個(gè)角度觀察，都能得到一致的光強(qiáng)分布。這就像小時(shí)候玩的彈珠游戲，彈珠在平滑的球體內(nèi)滾動(dòng)，不斷反射，較終分散到各個(gè)角落。光線在積分球內(nèi)的行為與之類似，經(jīng)過(guò)不斷的反射和折射，達(dá)到均勻分布的效果。

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)。可以添加額外的端口來(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)。通過(guò)積分球，可以計(jì)算地球表面到地心的溫度分布，為地質(zhì)學(xué)研究提供依據(jù)。

需要注意的是，積分球的靈敏度相對(duì)于傳統(tǒng)的功率計(jì)要低一些。這可能會(huì)成為積分球的一個(gè)潛在缺點(diǎn)，因?yàn)檩^低的靈敏度可能會(huì)影響其對(duì)低功率光源的測(cè)量準(zhǔn)確性。此外，根據(jù)NIST可追溯的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)也是優(yōu)化積分球測(cè)量性能的重要步驟。通過(guò)校準(zhǔn)，可以確保積分球的衰減特性和測(cè)量結(jié)果具有可比較性和可重復(fù)性，從而提高測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。積分球的應(yīng)用：積分球被普遍應(yīng)用于照明光源和激光器的光功率測(cè)量，以及發(fā)光二極管(led)的光譜和光譜功率密度測(cè)量。也用于測(cè)量樣品的反射率和透射率。此外積分球還可以用來(lái)產(chǎn)生均勻的光場(chǎng)來(lái)校準(zhǔn)遙感相機(jī)。積分球在藝術(shù)領(lǐng)域，如雕塑、建筑設(shè)計(jì)中，也具有極高的價(jià)值。試驗(yàn)輻射定標(biāo)單色光源

積分球內(nèi)壁涂層反射率ρ(λ)和積分球等效透過(guò)率τ(λ)是積分球較重要的質(zhì)量指標(biāo)。高動(dòng)態(tài)范圍均勻光源校準(zhǔn)光源

積分球球體倍增因子對(duì)表面反射率極為敏感。選擇漫反射涂層或材料會(huì)對(duì)給定設(shè)計(jì)的輻射度產(chǎn)生很大影響（如圖3所示）。所示的兩種涂層都具有高反射率，在350至1350 nm范圍內(nèi)的反射率超過(guò)95%。因此，對(duì)于相同的積分球，人們可能預(yù)期不會(huì)有明顯的輻射度增加。然而，輻射度的相對(duì)增加大于反射率的相對(duì)增加，其系數(shù)等于球體倍增因子。雖然其中一種涂層在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)比另一種提供2%到15%的反射率增加，但相同的積分球設(shè)計(jì)將導(dǎo)致輻射度增加40%至240%。較大的增加發(fā)生在1400納米以上的近紅外光譜區(qū)域。高動(dòng)態(tài)范圍均勻光源校準(zhǔn)光源