Лекция 6. Источники излучения. Каналы передачи световой энергии в оптических ип

16.1. ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ

В измерительных преобразователях в качестве источников излучения исполь­зуются лампы накаливания, газоразрядные лампы, светодиоды и лазеры. Основными характеристиками источников излучения являются характер свечения (непрерыв­ный или импульсный), спектральный состав излучения, мощность излучения (свето­вой поток, сила света, яркость), потребляемая мощность (напряжение и ток пита­ния), габариты.

Лампы накаливания имеют непрерывный спектр излучения, охватывающий видимую и инфракрасную области. Мощность излучения ламп накаливания относи­тельно невелика, спектральный состав и интенсивность свечения зависят от температуры нити, определяемой напряжением и током питания. Характер свечения непрерывный. Параметры некоторых ламп накаливания, применяемых в измери­тельных приборах, представлены в табл. 16-1.

Табл.16-1.

Тип лампы	Напряжение, В	Ток, А	Световой поток, лм	Диаметр, D мм.	Длина,L мм	Тип цоколя
МН2,5-0,5	2,5	0,5	8	16	30	Р10-1
МН26-0,12	26	0,12	12	11	28,5	1Ш9-1
НСМ9-60-2	9	0,055	1,4	3,2	7	-
НСМ6-90ВН-1	6	0,020	0,2	3,2	9	-
СЦ-61	8	2,5	250	21	56	2Ш15-1

Газоразрядные лампы представляют собой кварцевый или стеклянный баллон, заполненный газом, с впаянными токоведущими электродами. Электрический разряд в газовом промежутке сопровождается интенсивным световым излучением. Газораз­рядные лампы подразделяют на лампы непрерывного свечения и импульсные, сила света во вспышках которых достигает 10⁸ кд. Газоразрядные лампы имеют линейчатый спектр излучения. К недостаткам газоразрядных ламп относятся большие, габариты и сложность схем включения. Параметры некоторых газоразрядных лам приведены в табл. 16-2.

Табл. 16-2.

Тип лампы	Напря жение, В	Мощ- ность, Вт	Яркость, ТкД/м^2	Длитель-ность вспышки, мс	Частота вспышки, Гц	Диа-метр D,мм	Дли-на L, мм
ДксШ-200	70	200	0,09	Непрерывное излу-чение	Непрерывное излу-чение	-	-
ДксШ-300	60	3000	0,5	Непрерывное.излу-чение	Непрерывное излу-чение	-	67
ИСП-15	800	1,2	5	0,09	0,2	22	43
ИСШ-3	250	3	2	0,0029	20	-	-
ИСШ-100-3	4500	100	100	0,0025	50	-	-

Лазеры. В настоящее время применяются газовые (ГОСТ 23202—78), твердо­тельные и полупроводниковые (ГОСТ 17490—77) лазеры. В состав лазера обычно входят излучатель и блок питания, а также могут входить блок автоматики и вспо­могательные устройства.

Параметры излучения зависят от излучателя, а также от режима излучения лазера, который может быть непрерывным, импульсным и режимом одиночных импуль­сов. При импульсном (пульсирующем) режиме излучение лазера происходит в виде регулярной последовательности импульсов с частотой f, причем длительность импуль­сов гораздо меньше периода их повторения. В режиме одиночных импульсов длитель­ность импульса обычно не превышает 10^-3 с, а промежутки между ними достигают десятков минут.

Максимальная мощность излучения достигается в режиме одиночных импуль­сов и для твердотельных лазеров составляет десятки мегаватт. В измерительной технике наибольшее распространение получили газовые лазеры, излучение которых отличается высокой степенью монохроматичности и поляризованности. Технические характеристики некоторых гелий-неоновых газовых лазеров (длина волны излуче­ния 0,6323 мкм) приведены в табл. 16-3.

Табл. 16-3.

Тип лазера	Габариты излучателя, мм	Масса Излучате-ля, кг	Диаметр пучка, мм	Угол расхо-димости пучка, рад	Неста-биль-ность частоты излучения за 8 ч работы не более	Потреб-ляемая мощность, Вт
ЛГ-77	300х95х125	5	0,73±0,18	2,7*10^-3	1*10^-8	-
ЛГ-78	330х35х48	0,7	2,5	3*10^-3	-	30
ЛГ-75	1080х114х103	10	-	2,9*10^-3	-	-

Светодиоды представляют собой излучающий p-n-переход. В настоящее время наибольшее распространение получили арсенидно-галлиевые светодиоды полусфери­ческой конструкции (диаметр излучающей полусферы 1,4 мм), максимум интенсивности, излучения которых соответствует длинам волн 0,92—0,96 мкм, ширина спек­тральной линии 20—70 нм. Процессы включения и выключения светодиодов опре­деляются постоянными времени 10^-8—10^-9 с, и светодиоды могут использоваться как в режиме постоянного свечения, так и в импульсном режиме. Характеристики светодиодов зависят от температуры: при повышении температуры уменьшается мощность излучения (примерно 0,01 К^-1) и сдвигается в сторону больших длин волн максимум интенсивности излучения (около 0,3—2 нм/К).

Достоинствами полупроводниковых светодиодов являются высокий КПД, воз­можность модуляции излучения по произвольному закону путем управления воз­буждающим током, малые габариты, возможность согласования с интегральными схемами, высокая надежность.

Параметры серийно выпускаемых светодиодов приведены в табл. 16-4.

Табл. 16-4

Тип светодиода	Длина волны, мкм	Ток возбуждения, мА	Напряжение, мА	Мощность излучения, мВт	Длительность фронта импульса излучения, нс
АЛ102Б АЛ102В	0,69 0,56	20	4,5	0,01	100-500
АЛ103Б	0,96	50	1,6	1	200-300
АЛ106В АЛ107Б АЛ108А	0,93 0,95 0,94	100	1,7 2 1,35	0,6 10 1,5	10-20 20-100 400-2400

16.2 .КАНАЛЫ ПЕРЕДАЧИ СВЕТОВОЙ ЭНЕРГИИ В ОПТИЧЕСКИХ ИП

Оптика, световоды и др. Оптический тестер. И т.д.