光谱用光源知识介绍

　　因此在选择光源时，不仅要考虑光源输出功率，还要考虑其它因素，特别是光斑大小引起的辐射功率密度的影响，通常我们可以通过选择适当的收光系统来提高光的收集效率。

　　光谱辐射度的单位通常是：W m-3 Sr-1nm-1，或W m-2 nm-1，差异的部分实际是收光的立体角度(如图)，它与收光系统(如透镜)的相对孔径数对应，被称为收光系数。

　　举例：在收光系数为0.05的150W氙灯光源系统中，计算400-600nm范围能够得到的光谱辐射功率。从光谱辐射度曲线中可以查到在这个区间内的光谱辐射度大约是15m W m-2 nm-1，收光系数为0.05，光谱带宽为200nm，由于使用了背反射镜结构提升了50%光使用效率，所以总的输出光辐射功率大约是：15×0.05×200×（1+50%)=225mW。

　　另外，从光谱辐射度曲线(Page7)可以看出，对于同一类型的光源，功率不同的时候，光谱辐射度差异并不大，所以，在光谱系统中不能单纯通过提高光源的功率的方式来提高信号的强度，还需要综合考虑光源收集效率的问题。在经过优化的光源收集系统中，往往可以采用较小功耗的光源取代高功耗的光源。◆输出总功率在大多数辐射区域面积较大的应用中，输出总功率更为重要。◆发光区域尺寸和形状对光源发光区域的尺寸和形状进行选择，是为了得到与目标区域更匹配的的光斑形状，从而提高光源的实际使用效率。比如，长条形的光斑更适合于光谱仪的狭缝设计。◆光源均匀性和稳定性对于某些光学测量，需要用到较高的空间均匀性和时间稳定性，这时就需要进行特殊的光学设计和电源设计。比如太阳能电池的特性测量等。通常来说，溴钨灯的光源稳定性要优于氙灯等弧光放电类型的光源。◆太阳光模拟器的主要特性及指标参数太阳光模拟器是用来模拟太阳光的光源，具有较高的太阳光谱匹配度、空间均匀性以及时间稳定性。标准太阳光谱和穿透大气层到达地球表面的太阳光谱如下：

　　根据国际相关标准规定，约1000W/m2(@AM1.5G滤光片)的光功率密度被称为一个太阳常数。太阳光模拟器的不同级别对应的光谱匹配度、时间稳定性和光斑均匀性，如下表(根据IEC60904-9规定)：

　　◆色温(T)

　　为了表示一个热辐射光源所发出光的光色性质，常用到色温度这个量，单位为K。色温度是指在规定两波长处具有与热辐射光源的辐射比率相同的黑体的温度。色温度并非热辐射光源本身的温度。

　　由于色温度是按规定的两波长处的辐射比率来比较的，所以色温度相同的热辐射光源的连续谱也可能不相似，若规定的波长不同，色温度往往也不相同。至于非热辐射光源，色温度只能给出这个光源光色的大概情况，一般来说，色温高代表蓝、绿光成分多些，色温低则表示橙、红光的成分多些。◆维恩位移定律单色辐射出射度最大值对应的波长λm与色温T成反比：λm·T=2898(μm·K）