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。积分球的设计精巧,为光学测量提供了理想的解决方案。光谱通用均匀光源
积分球的典型应用,积分球由于其测量精度高、操作简便等特点,被普遍应用于以下领域:1 导航系统,积分球可以用于惯性导航系统,通过测量旋转角速度和球在三个轴向上的加速度,确定导航器的方向和位置。2航天器姿态控制,积分球在航天器姿态控制中起到了重要作用。通过测量航天器的旋转角速度和加速度,控制航天器的运动,保持良好的姿态。3机器人定位与导航,积分球可以用于机器人的定位与导航。通过测量机器人的旋转角速度和加速度,确定机器人的位置和运动轨迹,实现精确定位和导航功能。光谱通用均匀光源积分球内壁涂层反射率ρ(λ)和积分球等效透过率τ(λ)是积分球较重要的质量指标。
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。总之,积分球的典型应用涵盖了光度测量、颜色测量、环境光学测量、光学材料测试、医学光学测试等领域,为科学研究、工业生产和医学诊断提供了有力的支持。
学科发现,光学的起源在西方很早就有光学知识的记载,欧几里得(Euclid,公元前约330~260)的<反射光学>(Catoptrica)研究了光的反射;阿拉伯学者阿勒·哈增(AI-Hazen,965~1038)写过一部<光学全书>,讨论了许多光学的现象。历史发展,光学是一门有悠久历史的学科,它的发展史可追溯到2000多年前。人类对光的研究,较初主要是试图回答“人怎么能看见周围的物体?”之类问题。约在公元前400多年(先秦时代),中国的《墨经》中记录了世界上较早的光学知识。它有八条关于光学的记载,叙述影的定义和生成,光的直线传播性和小孔成像,并且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。球坐标系下,积分球体积元素的推导,展现了数学的严谨与美妙。
积分球是一种光学器件,其内部涂有漫反射材料,能够使入射的光线在球内壁发生多次漫反射,从而得到均匀的照明。积分球有多种用途,主要包括以下几个方面:光源光通量、色温、光效等参数的测量:积分球可用于测试光源的光通量、色温、光效等参数。其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。使用积分球来测量光通量时,可使得测量结果更为可靠,积分球可降低并除去由光线地形状、发散角度、及探测器上不同位置地响应度差异所造成地测量误差。反射率和透射率的测量:积分球可用于测量物体的反射率和透射率。通过将待测物体放置在积分球的出光口处,可以测量出该物体的反射光和透射光的比例,从而得到其反射率和透射率。色度测量:积分球可用于测量物体的颜色。通过测量待测物体在各种波长下的反射光的强度,可以得出该物体的颜色特性。均匀照明:积分球也可用作均匀照明器,为需要均匀照明的场所提供照明。积分球在光学领域,如光纤通信、激光传输等方面,具有重要意义。光谱通用均匀光源
积分球的光学性能直接影响到光学仪器的性能表现。光谱通用均匀光源
对实际积分球内部辐射度分布的精确分析取决于入射光通量的分布、实际积分球设计的几何细节和积分球涂层的反射率分布函数,以及安装在开口端口或积分球内部的每个设备的表面。较佳空间性能的设计准则是基于较大限度地提高涂层反射率和相对于所需的开口端口和系统设备的积分球直径。反射率和开口端口比例对空间积分的影响可以通过考虑达到入射到积分球表面的总通量所需的反射次数来说明。经过n次反射后产生的辐射度可以与稳态条件下相比较。光谱通用均匀光源