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波长可调节光源设计
目录
引言 2
1.影响植物生长的因素 2
1.1光照是植物生长的影响 2
1.2光聚合反应对植物生长的影响 3
2.实验仪器 4
3.波长可变光源及数据联合采集的计算机实现 4
4.单色仪的结构和原理 5
5.光源 5
5.1单色光源 5
5.2波长可调单色光源 5
5.3氙气 6
5.3.1光斑大小视实验步骤 6
5.3.2波长可调节光源构建方法 7
5.3.3波长可调节光源的构建配光设计方法 7
5.3.4漫透射法 8
6.光合作用 8
7.配光原理 9
8.LED光学模块设计是光源结构设计的重要 10
9.光源的模拟 11
参考文献： 11

摘要：本文在一些波长和光源的理论环境下,利用串口通信控件,通过编写和灵活运用单色仪的OCX控件,实现了波长自动随时间线性连续变化的光源装置,而且实现了输出光波长在计算机上的自动显示｡通过计算机的自动显示,我们可进一步了解波长对光源的可调节的设计原理及作用,该控件可以满足各种物理实验对检验光源的要求｡
关键字：波长；光源；时间线性
引言
首先我们先了解一下波长的原理,波长(wavelength)是指波在一个振动周期内传播的距离｡也就是沿着波的传播方向,相邻两个振动位相相差2π的点之间的距离｡波长选择器基于专利的TwinFilm技术,是一种独特的紧凑型光机械设备,它将光栅单色仪的波长和带宽调谐与大孔径滤光片的成像优势相结合｡波长选择器是一个简单的､交钥匙的解决方案,具有消光和优秀的传输性能｡在整个可见光谱范围内,适用于需要波长控制的任何成像应用,易于和摄像机､显微镜或其他仪器集成在一起｡对于波长可调节光源设计,现在目前发现可调节光源的因素和方法居多,对于波长调节光源,在生活上也可多见,可以更加的让我们了解波长的原理｡以不同波长的单色光连续照射聚合物电介质样品,使其内部不同深度陷阱中电荷依次受激发脱阱而形成光激电流,通过研究的光激电流谱(即光电流与激发光波长的关系)来分析样品材料内部的空间电荷及陷阱结构｡
1.影响植物生长的因素
1.1光照是植物生长的影响
那我们现在了解光照的原理,光照是植物生长重要的环境因素之一,是植物光合作用的能量来源,直接影响植物的生长代谢｡光源技术是DWDM系统的关键要素之一,光源特性的优劣直接影响到DWDM系统的传输性能｡DWDM系统同时传输多个光信道的信号,每个信道采用不同的波长,且波长间的间隔很小,因此光源有着较高的要求｡除了要求它有准确的工作波长,还要求在整个寿命期间波长的偏移量应在一定的范围之内,以避免不同波长信道的互相干扰,即要求激光器的输出波长是标准的和稳定的｡
由于采用了光放大器,因此DWDM系统的无再生中继距离可大大延长｡例如,SDH系统的再生距离一般为50km_{60km,由再生器进行整形､定时和再生,恢复成数字信号继续传输;而DWDM系统每隔80km采用一个EDFA,它只对信号进行放大,没有整形和定时功能,不能有效去除由于线路色散和反射带来的不利影响,在进行500km}600km的传输后才进行光/电再生,因此需要延长光源的色散受限距离,将其提高到600km以上,DWDM系统中光源的突出特点是有比较大的色散容纳值和标准而稳定的波长｡
1.2光聚合反应对植物生长的影响
光聚合反应体系由光引发体系､可聚合介质和光源组成,其中,光源的类型制约着光引发体系的应用｡常用的光源有氙灯､汞弧灯､掺杂汞灯､微波灯､脉冲光源以及激光光源｡根据光源的不同,光源的发射光谱可以从254nm变化到800nm,光源的强度也能从几W/cm2变化到几W/cm2｡
光引发体系可以是单组分(光引发剂),也可以是双组分或多组分(光引发剂/添加剂),光引发剂是控制光聚合过程的关键因素,它的吸光性质(吸收波长､摩尔消光系数)和反应活性直接决定了它的引发性能是否高效｡在吸收光能后,光引发剂从基态跃迁到激发态,在激发态经单分子或双分子化学作用后产生活性种(如自由基､阳离子),从而引发单体聚合,形成交联网络结构各种光源的辐射波长。
1.氘灯:190~400nm波长范围的紫外光
2.汞灯:365nm
3.金卤灯:连续或者不连续的可见光范围
4.钨灯:320—2500nm
5.氙灯:280-980nm
2.实验仪器
本装置采用了普通光源十单色仪的实现方式｡因为氙灯的光谱范围较宽,可以满足各种要求的波长输出,因此装置中选择了500W的短弧氙灯作为普通光源｡单色仪采用简单的单光栅扫描单色仪(波长的分辨率为0.1nm)｡此单色仪中采用反射式光栅,普通光源平行且均匀地照射在入口处,光束经反射镜反射后照在光栅上,由于光栅的衍射作用,光经各缝衍射后向不同的方向传播,所需波长的光经反射镜后从出口射出｡若设定光栅常数为d,则衍射角适合如下条件:dsinθ=kλk=±1,±2,±3…此单色仪光栅的旋转由步进电机控制,光栅从初始位置转动到终止位置,输出光波长的改变范围在185nm~1100nm｡
3.波长可变光源及数据联合采集的计算机实现
激发光源是光致放电测试系统的关键部分,其要求是:波长从400nm到600nm以2nm的步长随时间线性变化.实现原理是:利用宽光谱的短弧氙灯配合单光栅扫描单色仪,通过精确控制单色仪中光栅的旋转,实现输出光波长的线性变化｡
单色仪提供的OCX控件已经可以满足我们对实验的要求,所以我们完全可以直接利用它来编写单色仪控制程序｡而且我们对ocx满足我们的要求已经超出的预想｡如下图1所示；激发光源输出如图2所示,其中最大输出偏差为5nm｡

图1图2
4.单色仪的结构和原理
关于单色仪的结构和原理呢,那我来简单的讲述一下:若在摄谱仪望远物镜的焦平面上装一狭缝,用它将某种波长的光谱线分离出来,则改装成一台单色仪｡可见摄谱仪和单色仪在工作原理和基本结构上是相似的,因此它们统称为光谱仪器｡色散本领和色分辨率是光谱仪器性能的两项重要指标｡
其实我认为从一些单纯的理论上,我们也可知道:600nm到2500nm的光源主要是红光和红外光,可以实现的是氙灯和卤钨灯,而氙灯更好一些,这两种灯可以产生很宽频谱范围的光,通过滤色镜,滤除掉600nm以下,和2500nm以上的光,就可以得到600nm到2500nm的光了｡而LED产生的光谱较窄,常见的红光LED波长在650nm左右,红外LED波长在940nm左右,一般的单一LED产品频谱范围在40~50nm｡
5.光源
5.1单色光源
发射单种颜色光的光源称为单色光源,它发射的光波波长单一｡比如氪灯､氦灯､氖灯､氢灯等都是单色光源,只发射某一种颜色的光｡单色光源的光波波长虽然单一,但仍有一定的分布范围｡如氪灯只发射红光,单色性很好,被誉为单色性之冠,波长分布的范围仍有0.00001纳米,因此氪灯发出的红光,若仔细辨认仍包含有几十种红色｡由此可见,光辐射的波长分布区间越窄,单色性越好｡
5.2波长可调单色光源