可调单色光源的应用——均匀光源

　　技术介绍：

　　目前市场上有多种灯源，这些灯源只一般提供复色光，不能根据用户的实际应用提供单一或是较短波段范围的光，因此可调光源也就孕育而生。光源经过不同特点的分光器件（一般为单色仪），输出或是高分辨高窄线宽光，或是高能量的复色光，从而可以在不同的应用场景中使用。

　　产品应用：

　　均匀光源是可调光源一个重要分支，一般可用于探测器如（CCD，CMOS）的响应均匀性测试等光电领域测试。

　　CCD像素非均匀性测试：

　　CCD芯片是由多个像素组成。在CCD制造过程中，因为硅基材料本身质量，以及生产工艺等因素，即使在同一个采集参数下（曝光时间，读出速率等），各像素的暗电流，量子效率还是会有细微的差别。在一些大面阵相机使用的场景，如天文观测，需要在CCD相机使用前对感光芯片的各像元的响应非均匀性做统一的测试。

　　均匀光源是该测试中的重要环节，光源的均匀性和稳定性都会影响到测试的准确性。

图1：CCD芯片非均匀性测量流程图，内含TLS（可调光源）和积分球

　　如上图所示灯源经光谱仪分光后由积分球输出成为均匀光源，然后照射待测CCD相机进行测试。根据测试响应波段的要求，一般灯源可以选用卤素灯作为光源，用光功率计放置于积分球出口，测量光源在不同电流时的能量输出。经过长时间开启后，（一般30分钟以上），再次测量输出能量数值。经过对比，得到一个电流最佳值使得灯源在长时间工作后仍可保持1%以内的稳定性。

　　光源均匀性测试可以用光功率计在XY电移台上以一定间隔（如1cm），在CCD测试位置获得光源照射到CCD面上的不同位置的照射强度均匀程度。

　　在光源的强度稳定性和均匀性符合测试指标后，接下来可以进行CCD非均匀性测试。分别在挡光和不挡光状态下获得相机在同一AD等参数的情况下图像数据。然后在逐一针对不同曝光时间分析像素点的数值输出。最后得到对CCD芯片的响应均匀性测试，并重新建构测试芯片的暗电流和光电流的分布情况。

图2：卓立汉光推出的基于可调光源的均匀光源系统

　　卓立汉光经过多年的研发，针对不同的光源需求，推出基于不同光源和单色仪的可调光源系统（TLS系列光源）

图3：不同灯源组合

　　灯源加320mm焦距谱仪组合TLS光源

　　灯源加200mm焦距谱仪组合TLS光源

　　引用文献：

　　1. Liang Shaolin, Wang Yongmei, Mao Jinghua, Jia Nan, Shi Entao,Infrared and Laser Engineering, 0417004, 48（2019）

　　2. EMVA Standard 1288,Standard for Characterization of Image Sensors and Cameras，2021

　　Wang Shushu, Ping Yiding, Men Jinrui, Zhang Chen, Zhao Changyin，Proc. SPIE 11525, SPIE Future Sensing Technologies, 115252I (2020)