Основные параметры и характеристики излучателей

Источниками оптического излучения называют любые материальные системы, излучающие электромагнитные волны оптической области спектра. Их принято делить на следующие группы:

1) эталонные источники излучения (штифт Нернста, глобар, модели абсолютно черного тела);

2) источники излучения, применяемые для технических целей электрические лампы накаливания, стержневые и плоскостные излучатели с электронагревом, излучатели с газовым нагревом, электролюминесцентные излучатели (светодиоды), дуговые лампы;

3) лазеры;

1. Эталонные источники излучения применяют в инфракрасной спектроскопии для измерения коэффициентов пропускания, отражения и поглощения различных материалов, а также в лабораторной практике для абсолютной калибровки инфракрасной аппаратуры.

Штифт Нернста представляет собой цилиндрический стержень мелочно-белого цвета диаметром 1‑3 мм и длиной 20‑30 мм, спрессованный из тугоплавких окислов. Разогретый до 400° С с помощью специального подогревателя, штифт становится проводником электрического тока.

Глобар представляет собой цилиндрический стержень диаметром 6‑8 мм и длиной 50‑250 мм, изготовленный из карбида кремния. Концы стержня закреплены в алюминиевых электродах. Глобар в отличие от штифта Нернста не требует предварительного подогрева. Будучи включенным в электрическую цепь напряжением 80‑100 В, он разогревается до температуры примерно 750 К. Коэффициент излучения глобара несколько меняется с длиной волны (рис. 2) и в среднем равен 0,8 в спектральном диапазоне 2‑15 мкм.

Рис.2

К моделям абсолютно черного тела можно отнести сосуд с подогреваемой водой (e=0,9) или специально построенные модели. Примером может стать модель Козырева – Бузникова (e=0,99999).

2. Источники излучения, применяемые для технических целей, используются для нагрева, сигнализации, подсвета объектов и т. п.

Вольфрамовые лампы накаливания используют только в качестве источников коротковолнового инфракрасного излучения, так как стекло колбы не пропускает излучения с длинами волн более 3,5‑4 мкм.

Рис. 3

Температура тела накала достигает 3000 К. Средний коэффициент излучения вольфрамовой нити при температуре 3000 К в диапазоне 2‑3 мкм составляет 0,32‑0,35. Максимум мощности излучения вольфрамовых ламп лежит в области 1 мкм (см. рис. 4).

3. Лазеры.

Лазеры характеризуются следующими параметрами:

1) диапазон длин волн и ширина спектра генерируемого оптического излучения;

2) энергетические параметры (выходная энергия или мощность излучения, к. п. д. преобразования электрической энергии источниканакачки в энергию оптического излучения);

3) угловое расхождение и пространственная когерентность излучения;

4) временные характеристики излучения.

Источники излучения, (сверхминиатюрные накальные и газоразрядные лампочки, порошковые и пленочные электролюминесцентные излучатели и ряд других) находят применение в отдельных устройствах, главным образом в индикаторных приборах и отчасти оптронах.

Фундамент оптоэлектроники образуют две группы излучателей:

– излучающие полупроводниковые диоды, основанные на принципе спонтанной инжекционной электролюминесценции;

– оптические генераторы когерентного излучения – лазеры.

Выводы:

1. ОИ излучение происходит при возбуждении атомов и молекул вещества.

2. Так как физическая природа излучения у разных источников ОИ различна, то все они подразделяются на 3 группы.

3. Основной характеристикой источников ОИ является спектральное и температурное зависимость коэффициента излучения и плотности излучения.