积分球辐射光源照度均匀性研究[2]

　　4应用举例

　　以应用在大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)上的科学级CCD为例,来说明如何合理使用积分球辐射源进行光电器件测试。该科学级CCD是由e2V公司生产的CCD203-82型,其特性参数如表4所示。

表4 CCD203-82特性参数

　　从表4可知，待测试CCD器件受光面直径d=49.2mm,若选用DIS70积分球光源,D=70mm,则d/D=0.7;若选用DIS180积分球光源，D=180mm,则d/D=0.3。若想在CCD器件受光面获得均匀性优于99%的照度场，查表2和表3可知:1)DIS70积分球光源只能在L/D=5的距离满足要求,即L=350mm;2)DIS180积分球光源在3≤L/D≤5的距离范围内均可满足要求，即540mm≤L≤900mm。可见使用开口直径比待测试光电器件直径大很多的积分球光源d/D≤0.5时,容易在多距离范围内获得均匀性优于99%的照度场,更有利于完成测试工作。

　　5结论

　　针对CCD等焦面阵列光电器件测试要求，本文运用解析方法和蒙特卡罗方法分析了积分球辐射光源在光电器件受光面上照度均匀性的变化情况，并对两套不同积分球辐射光源进行了测试，得到了与积分球辐射光源不同距离处光电器件受光面上照度均匀性分布规律。理论分析与实验数据表明，在使用积分球辐射光源进行CCD等焦面阵列光电器件测试时应该仔细考虑以下几点：

　　1)在实际条件下，积分球辐射光源出口平面照度均匀性较差，不适合在出口位置对光电器件进行测试实验，且积分球出口处温度较高，对器件测试精度也有影响;

　　2)合理使用积分球辐射光源的方法是待测试光电器件受光面直径d应小于积分球出口直径D一半,即d/D<0.5，光电器件和积分球出口之间的距离L与积分球出口直D的比值在3至5之间，即3≤L/D≤5，这样更容易获得均匀性优于99%的照度场;

　　3)选取一个小开口的积分球辐射光源，例如DIS70，虽然开口面辐亮度均匀性较好，但不仅限制了被测试光电器件的大小，而且不易获得优良的均匀照度场;选取一个大开口的积分球辐射光源，例如DIS180，虽然开口处辐亮度面均匀性没有DIS70好，与理想朗伯光源有所差距，但可通过仔细调节光电器件与积分球开口的距离，获得均匀性优异的照度场。因此在光电器件测试工作中，积分球辐亮度面均匀性不是一个主要衡量指标，这一点与成像式光电系统，例如空间遥感相机的测试定标是不同的。

编辑：Cedar