浅析几种红外光源的比较与选择

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监控系统红外灯的选择

监控系统红外灯的选择

如何选择监控摄像机辅助“红外灯”?一、普通照明设备电视监控系统使用的光源种类取决于观察时的具体时间,尤其是是外应用场合。

在白天,工作条件会随着天气情况的变化(晴天、阴天、雨天等)而变化,因为天气的变化会引起室外光线光谱组成的变化。

辅助照明设备很多,可以使用民用照明设备即可,在夜间,最常用的有钨丝灯、卤钨灯、钠灯、水银灯和高强度放电金属弧光灯等。

每种自然光源和人造光源都有其独特的色谱组成,这可能对某种摄像机有利,也可能对其不利。

大部分黑白系统的图像质量只取决于照明光线的总能量,或摄像机所接收到的能量,而无法辨别光纤中的不同颜色。

如果光源的光谱曲线正好落在传感器的敏感区域内,照明光线就可以得到最高效率的运用。

彩色CCTV系统的情况就复杂多了。

对于可以感知可见光谱中所有这些颜色的光。

而为了取得较好的彩色平衡,光源的光谱曲线必须与传感器的灵敏度相匹配。

大多数彩色摄像机都具有自动白平衡控制功能,它可以通过电子电路自动进行调整,以实现合适的彩色平衡效果。

光源中必须包括所有可见光中的彩色,这样才能在监视器上重视这些颜色。

太阳、钨丝灯、卤钨灯、氙灯等宽带光源可以产生相当好的彩色图像,因为它们的光谱中含有所有颜色的频率。

汞弧光灯和钠蒸气灯等窄频光源的光谱不连续,因此颜色再现效果较差。

水银灯发出的红光很小,因此在汞弧灯下,红色物体就会变成黑色的。

同样道理,高压钠灯发出大量的黄色光、橙色光和红色光,蓝色或蓝绿色的物体在这种灯光下也会变成黑色、灰色和褐色。

低压钠灯只产生黄色灯,因此不能用于彩色CCTV系统。

使用人工照明时,还要考虑照明光束的角度和镜头的视场角。

宽束泛光灯能以相当均匀的照度为大面积区域提供照明,从而产生亮度均匀的图像。

窄束光源或聚光灯只能照到小面积区域,照不到的区域会非常暗。

照度不均匀的场景所形成的图像也会具有不均匀的亮度。

为了提高光线的利用率,摄像机镜头的视场角最好与光源的光束角相匹配。

如果灯光只能照亮场景的一部分、摄像机的视场角应该调整到观察区域所需要的角度。

傅里叶红外光谱仪常采用的光源

傅里叶红外光谱仪常采用的光源

傅里叶红外光谱仪常采用的光源傅里叶红外光谱仪是一种常用于分析和研究物质的仪器,它利用傅里叶变换原理将物质的红外吸收谱转换为可视化的光谱图像,从而提供了关于物质结构和组成的重要信息。

在傅里叶红外光谱仪中,光源是其中一个至关重要的组成部分。

常见的傅里叶红外光谱仪光源包括白炽灯、黑体辐射源和激光光源等。

白炽灯是一种常用的傅里叶红外光谱仪光源,其特点是发光强度高、连续光谱范围广。

白炽灯内部的光源是由电流通过灯丝产生的,当电流通过灯丝时,灯丝会发出热量和光线。

白炽灯的光谱范围通常覆盖了整个红外光谱区域,从近红外到远红外都能够提供较好的光源。

然而,由于白炽灯的发光机制是通过热辐射产生的,因此其光谱强度在不同波长区域上存在差异,需要进行校正和调整。

黑体辐射源是一种特殊的傅里叶红外光谱仪光源,它是通过加热具有特定发射特性的物质来产生红外辐射。

黑体辐射源的优点是能够提供较为均匀的光谱强度,在整个红外光谱范围内具有较好的连续性。

黑体辐射源的光谱特性与其温度密切相关,通常需要通过温度控制来调节光谱的强度和分布。

黑体辐射源可以通过选择不同的物质和温度来获得不同波长区域的红外光谱。

激光光源是一种高度聚焦、单色性好的傅里叶红外光谱仪光源。

激光光源通常使用半导体激光器或气体激光器来产生红外辐射。

激光光源的优点是具有极高的光强度和单色性,能够提供非常细致的光谱信息。

然而,激光光源的光谱范围通常较窄,需要根据实际需要选择合适的激光器类型和波长。

除了上述常见的光源之外,还有其他一些特殊的光源也可以用于傅里叶红外光谱仪。

例如,光电化学光源利用光电化学反应产生的红外辐射来提供光谱信号。

这种光源的优点是能够产生较强的红外辐射,适用于一些需要高灵敏度的应用。

此外,光电子倍增管也可以用作傅里叶红外光谱仪的光源,它通过将入射光转换为电子信号来提供光谱信息。

综上所述,傅里叶红外光谱仪常采用的光源包括白炽灯、黑体辐射源、激光光源以及其他一些特殊光源。

红外光源_精品文档

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红外光源一、引言红外光源是指产生和发射红外辐射的设备或物质。

由于红外光在许多领域具有重要的应用价值,红外光源的研究和开发已经成为当前科学技术的热点之一。

本文将围绕红外光源展开讨论,介绍红外光源的工作原理、分类、应用以及未来发展趋势。

二、红外光源的工作原理红外光源的工作原理基本上可以归结为两种方式:热辐射和激光发射。

1. 热辐射热辐射是指通过加热辐射体使其发射红外辐射的过程。

热辐射光源的原理是根据黑体辐射定律,当物体的温度高于绝对零度时,会发射出各种波长的辐射能量,其中包括红外辐射。

常见的热辐射光源包括红外灯、热电偶和炭化物红外辐射体等。

2. 激光发射激光发射是指通过激发物质内部的原子或分子使其发射红外辐射的过程。

与其他光源不同,激光发射光源具有高度集束、单色性好和相干性强等特点。

红外激光发射光源广泛应用于激光雷达、红外成像和红外通信等领域。

三、红外光源的分类根据发射红外光的波长范围,红外光源可以分为短波红外、中波红外和长波红外三类。

1. 短波红外短波红外光源的波长范围在0.76至3.0微米之间。

这一波段的红外辐射对许多物体具有很好的穿透能力,因此被广泛应用于军事、安防和医疗等方面。

常见的短波红外光源有半导体激光器和钨灯等。

2. 中波红外中波红外光源的波长范围在3.0至8.0微米之间。

中波红外辐射对大气的吸收能力较强,因此在大气状况不理想的情况下,中波红外光源的应用更加广泛。

常见的中波红外光源有红外窗口灯和红外激光二极管等。

3. 长波红外长波红外光源的波长范围在8.0微米以上。

长波红外光源的辐射能量对多数物体均有较好的吸收能力,适用于热成像、红外热成像和红外测温等领域。

常见的长波红外光源有热电偶和红外灯管等。

四、红外光源的应用红外光源在各个领域都有广泛的应用。

1. 军事应用红外光源在军事领域中扮演着重要的角色。

利用红外光源可以实现夜视、红外侦察和红外导航等功能,为军事行动提供了重要的辅助手段。

2. 安防应用红外光源在安防领域中被广泛应用于监控、入侵警报和人脸识别等方面。

红外摄像机中的红外灯类型与质量识别

红外摄像机中的红外灯类型与质量识别

红外摄像机中的红外灯类型与质量识别近年来,随着LED红外灯的技术的提高以及价格的不断下降,LED红外灯被大量应用到监控系统中。

同时LED红外灯的质量问题也逐渐暴露出来。

由于红外摄像机绝大多数安装于高处,一旦出现问题,更换颇为费事。

红外灯类型卤素灯泡加滤光片:照射距离较远,功率较大,但能量损失也大,因为加有滤光片,大部分可见光被滤掉而转变成热能,所以这种红外灯寿命很短,售后服务问题很多;激光管:照射距离最远,但角度很小,如果角度调大以后,由于能量有限,所以距离相对而言又变短了。

从而可以看出,激光管应用于安防业是很矛盾的;LED发光二级管:这种的应用比较广泛,单管寿命很长,但管子多了,电流就大了,热量上去了,寿命就会缩短。

同时,大电流还会有引起火灾的隐患。

但是,这些弊端是可以避免的。

LED类红外灯产品分为有红爆和无红爆两类。

(1)有红爆产品使用波长为850nm的红外led发射管,使用中,近距离观察,红外灯会发出暗红色的光。

(2)而无红爆产品使用波长为940nm的红外led发射管,使用中,红外灯表面没有任何光亮,因此更隐蔽。

同一款摄像机,在850nm波长的感应度,比在940nm波长的感应度好到10倍。

所以850nm 这种有轻微红暴的红外灯拥有更高的效率,应当做为红外灯的首选。

红外灯质量识别方法所以红外灯的质量的辨别就显得非常重要。

根据本厂多年生产红外灯的经验,将一些简单的鉴别方法在此谈谈,仅供大家参考。

一.正芯和散芯的区分灯芯选用正芯还是散芯决定着红外灯的质量,二者之间的价格也非常悬殊,甚至相差五倍以上,这也是市场上红外灯价格三六九等的一个重要原因。

摄像机对发光光谱在850纳米的灯最敏感,即有红爆的红外管,这个频段的红外灯管也是价格最贵的。

将红外灯的灯板取下,再找一只可调的稳压电源。

在光线较暗的环境下,先将稳压电源的输出电压调至红外灯的额定工作电压,连接红外灯,此时红外灯正常工作,然后逐渐调低电压至灯管熄灭,看灯管的发光程度是否一致,如果在此过程中灯板上所有的灯管发光一样,则说明灯管用的是正芯;如果有的灯稍亮有的灯稍暗,那么灯芯的质量就让人怀疑了。

傅里叶红外光谱仪常用的光源

傅里叶红外光谱仪常用的光源

傅里叶红外光谱仪常用的光源傅里叶红外光谱仪是一种用于分析有机、无机和生物样品中分子振动光谱的仪器。

在傅里叶红外光谱分析中,光源是非常关键的组成部分之一。

下面我们将介绍常用的傅里叶红外光谱仪光源。

1. 红外线灯2. 光源晶体3. 吊灯4. 半导体激光器半导体激光器是用于傅里叶红外光谱仪中的新型光源。

它比传统红外线灯具有更高的光谱亮度和更窄的光谱线宽度,具有较好的时间和空间稳定性。

半导体激光器通常适用于在2500cm^-1以上的波数区域进行傅里叶红外光谱分析。

它还可以通过调整电流调节可见光谱和近红外光谱的强度。

傅里叶红外光谱仪的光源对其分析精度有重要影响。

根据样品特性,研究人员可以选择不同类型的光源。

这些光源各有优缺点,在使用前需要仔细考虑它们的参数并进行合理选择。

1. 红外光谱仪的分辨率分辨率是傅里叶红外光谱仪分析精度的一个重要因素。

分辨率越高,样品中不同光谱线之间的区别就会变得更加显著,因此可以检测更多的细微变化。

光谱仪的分辨率通常由光学中的狭缝宽度和探测器的工作方式决定。

高分辨率傅里叶红外光谱仪的应用覆盖了各个领域。

2. 光学系统的质量光学系统的质量对傅里叶红外光谱仪的性能和精度产生很大影响。

一个高质量的光学系统能够提供更精确的光谱数据,从而实现更准确的分析。

光学系统的设计和制造需要借助于最先进的技术以确保其优良质量。

3. 样品处理方法傅里叶红外光谱仪的样品处理方法也影响着其分析精度。

样品污染、采样方法、样品的制备质量等都会影响到结果的精度。

在液体样品中添加非透明材料可能会导致样品中所含分析物的浓度不够,从而影响光谱数据的准确性。

4. 傅里叶变换红外光谱的准确性傅里叶变换红外光谱是目前最常用的傅里叶红外光谱分析方法。

它通过逐点对光谱数据进行计算而得到样品的各种振动光谱。

由于傅里叶变换本身的局限性和数据采集过程中的误差,计算过程中可能会出现某些偏差。

这些偏差可能会导致傅里叶变换红外光谱的准确性下降。

红外摄像机灯的选择及应用

红外摄像机灯的选择及应用

关于红外摄像机红外灯的选择和使用红外摄像机红外灯的选择最重要的问题是成套性,即红外灯与摄像机、镜头、防护罩、供电电源等的成套性。

在设计方案时对所有器材综合考虑设计,把它作为一个红外低照度夜视监控系统工程来考虑设计。

有的人买完了摄像机、镜头、防护罩、电源之后甚至安装之后才去考虑购买红外灯,这是不正确的,在考虑成套性时,特别要注意以下几个问题。

1.使用黑白摄像机或特殊彩色摄像机CCD图象传感器具有很宽的感光光谱范围,其感光光谱不但包括可见光区域,还延长到红外区域,利用此特性,可以在夜间无可见光照明的情况下,用辅助红外光源照明也可使CCD图象传感器清晰的成像。

而普通彩色摄像机为了能传输彩色信号,从CCD器件的输出信号中分离出绿蓝红三种基色视频信号,然后合成彩色电视信号,其感光光谱只在可见光区域。

2.要求选用低照度摄像机摄像机的最低照度是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。

测定此参数时,还应特别注明镜头的光圈F的大小。

例如使用F1.2的镜头,当被摄影景物的照度值低到0.02Lx时,摄像机输出的视频信号幅值为标准幅值700mv的50%-33%,则称此摄像机的最低照度为0.02Lx/F1.2。

有的摄像机生产厂家给出不同光圈F时的最低照度。

当选择摄像机最低照度高于红外灯要求时,红外防水摄像机红外灯的有效距离将受到一定影响。

应当提醒用户的是市场上出售的摄像机技术性能标出的最低照度有两种不正常情况,一种是摄像机制造商所标的最低照度是所谓的靶面照度,即CCD图象传感器上的光照度,它比景物照度低10倍左右;另一种是有个别摄像机制造商或销售商虚报最低照度。

目前市场上比较经济的黑白摄像机(售价在700元左右,有的最低照度标为0.01~0.02Lx)红外防水摄像机的实际最低照度仅为0.1~0.2Lx,如果,使用的红外防水摄像机红外灯要求摄像机的最低照度为0.02Lx,必然影响红外灯的有效照射距离,而购买最低照度0.02Lux的摄像机,价格可能比0.1~0.2Lx摄像机最少高一倍左右。

红外光谱仪使用的光源

红外光谱仪使用的光源

红外光谱仪使用的光源
红外光谱仪使用的光源通常有以下几种:
1. 红外灯:红外灯是最常见的光源,可通过加热电源提供近红外和远红外辐射。

2. 波长可调谐激光:利用激光器产生的可调谐波长激光作为光源,能够提供高亮度和窄谱带的光束。

3. 光纤耦合激光:将激光器输出的光束通过光纤输送到红外光谱仪中,可以实现远程和灵活的光源控制。

4. 炽热红外辐射源:利用电阻线圈或白炽灯丝加热产生红外辐射,适用于高温条件下的样品测试。

5. 黑体辐射源:通过电阻线圈或热电偶将电能转化为热能,产生黑体辐射,提供连续的红外辐射。

具体使用哪种光源,取决于测量需求、仪器类型以及样品特性等因素。

红外灯波长及功率值的选择

红外灯波长及功率值的选择

红外灯波长及功率值的选择红外灯波长及功率值的选择2010-09-16 1519 有很多用户要求在晚间没有光线的环境下监控由于CCD摄像头同样是靠光线反射来成像如果没有光它的图像只会是一片漆黑再加上很多雪花。

如何得到图像呢一种方法是加可见光照明如路灯、探照灯一种是加红外灯特别是要求不能安装可见光源的场合对于彩色CCD摄像头对红外灯响应不够有一些日夜两用彩色摄像头在夜间会自动转换成黑白模式。

所以你的监控系统要求夜间使用一定要采用黑白CCD摄像头。

红外灯有室内、室外短距离和长距离之分一般常用室内10-20米范围的红外灯由于墙壁的反射图像效果还不错用在室外长距离的红外灯效果就不会很理想而且价格昂贵不到必要时一般不采用。

红外灯有不同的功率及715、830nM两种波长波长的选择取决于下列因素1、如果用户不介意红外灯光线被肉眼所见715nM的红外灯由于其照明距离远效果好应为首选。

2、如果考虑到红暴问题必需使用830nM的红外灯应选用低照度的摄像机。

3、选择相对孔径较大的镜头。

4、红外灯的发散角应与镜头的视场角相匹配。

最大照明范围取决于天气条件、物体的反光率和周围的光照水平红外聚光灯最远的投射范围如下500W150-200米300W80-120米50W15-30米30W5-15米红外夜视监控系统的常见技术问题分析市场决定技术在中国由于市场的强势需求在红外夜视这个领域中国企业已经走在世界最前列红外技术使用的普及程度令国外同行望尘。

目前虽然有一些先进的技术方案提出但是还没有稳定成熟的产品能够占领高端的市场。

现就红外夜视监控中的常见技术问题说明一下望能为工程商和用户对红外夜视监控的成熟使用提供参考。

首先是距离的表示距离的标识误导用户好像红外灯是有个尺度有固定照射距离。

实际上光线是一种能量是随着距离增加而分散开来的不会到某个距离就突然没有了只是强度变弱了不容易被识别和检测了。

红外灯的距离真正有红外灯决定的只是一个部分检测识别系统的作用给大红外灯的功率增加一倍体积耗电成本重量都会成倍的增加。

红外灯介绍及简单的选型.

红外灯介绍及简单的选型.

红外灯介绍及简单的选型1. 红外灯的红暴有红暴指的是红外灯有可见红光,无红暴反之。

2. 防爆红外灯选用高强度材料制成能防护一般的外力破坏的红外灯。

3. 红外灯波长对红外灯的影响波长愈长,红暴愈小,甚至可达到全无红暴,但是,红外光的效率愈低,红外灯发热就愈高。

4. 选用红外灯最重要的是成套性,与摄像机、镜头、防护罩、供电电源等的成套性。

5. 摄像机的选用不能与普通彩色摄像机共用,它不能感受红外灯,应选择黑白摄像机或者特殊彩色摄像机(自动感应红外,彩色黑白自动转换)。

摄像机有自动电子快门功能,AGC自动增益控制功能,镜头有自动光圈,以适应昼夜照度很大的变化,红外灯对电压有严格要求应该尽量选用交流24V或者直流的一对一稳压电源,室外的光线比较繁杂,因而室外比室内要选用辐照距离大一些的效果会更好。

6. 除配套性外,还要考虑到以下因素:a) 红外灯时,在选择红外灯辐照距离时留有余地。

b) 护罩对红外灯的效果也有影响,红外光在传输过程中,通过不同介质,透射率和反射率也不同。

不同的视窗玻璃,,特别是自动除霜镀膜玻璃,对红外光的衰减也不同。

除此外还有可能反射红外线,导致图像一片白色或有光圈。

7. 红外灯的其它小常识随着红外夜视系统的迅速发展,红外灯生产供应厂家也会增加,但红灯产品并非象有的人想象的那样容易,在技术、检测仪器设备等方面条件也不同,希望用户多多加比较,慎重选择。

用户使用红外灯首先要仔细阅读使用说明书,特别是为保证人身设备安全的注意事项。

检查前面所讲述的配套性方面是否达到要求,应考虑到的影响因素是否考虑到,如未达到要求,可及时调整所用器材。

用户不应擅自提高供电电压,因为红外灯在设计时,既考虑到其辐照度的充分发挥,又考虑到其安全可靠性。

提高供电电压,可能使红外灯烧毁,更不应擅自拆改红外灯。

浅析几种红外光源的比较与选择

浅析几种红外光源的比较与选择

浅析几种红外光源的比较与选择近年来,人们对电视监控系统工程的要求愈来愈规、愈来愈高。

不但要求白天可见光照明监控,而且要求夜间隐蔽性监控。

传统的照明灯光经常会引起别人的注意,提醒入侵者"装有电视监控统”,或者会影响周围的住户,而安装红外光源则不存在这些问題。

普通可见光的波长是380nm"780nm,而红外光是一种波长大于780nm的不可见光。

一般,产生这种红外光的方法有三种:1、直接使用白炽灯或氤灯发出的红外光,即在这两种灯上安装可见光滤镜,即滤去可见光,只让看不见的红外射线射出;2、使用红外发光二极管LED或LED阵列来产生红外光。

这种器件是通过半导体中的电子与空穴复合来产生红外光的;3、使用红外激光二极管LD,也可作红外光源。

但它要把处于较低能态的电子激发或泵浦到较高能态上去,通过大量粒子分布反转、共振而维持受激辐射。

前两种方法都能生成或窄或宽的光束。

在使用对红外线较为敏感的摄像机,如固态CCD或CMOS摄像机、低照度增强型摄像机观察场景时,可以获得质量相当高的图像。

第三种光源的光束细而强,要照亮一定围的场景,需要通过扩束镜头扩束。

这种光源在安防市场资料上还未见报导,目前多用于lkm以上距离监控场景的夜视照明。

下面将简介这三种红外光源的原理、特性,以及它们的比较与使用选择,供设计与便用者参考。

通常,物体在温度较低时产生的热辐射全部是红外光,所以人眼不能直接观察到。

当加热到5000C 时,才会产生暗红色的可见光,随着温度的上升,光变得更亮更白。

在热辐射光源过加热灯丝来维持它的温度,供辐射继续不断地进行。

辐射体在不同加热温度时,辐射的峰值波长是不同的,其光谱能量分布也不同。

根据以上原理,经特殊设计和工艺制成的红外灯泡, 其红外光成分最高可达92〜95%。

红外灯泡最大的优点是可制成比较大的功率和辐照角度,因此照射的距离远。

其最大不足之处是包含可见光成份,即有红暴,且使用寿命短。

如果每天工作10小时,5000小时只能使用一年多,若考虑散热不够,寿命还要短。

红外光谱仪常用的光源

红外光谱仪常用的光源

红外光谱仪常用的光源
红外光谱仪常用的光源有以下几种:
1. 全反射光源(Globar):这是一种陶瓷棒,在高温下工作并发射红外辐射。

全反射光源适用于光谱范围广(2-25微米)和高能量要求的应用。

2. 滤光片光源(Nernst灯):这是一种镍镁合金丝,在电流通过时发射红外辐射。

滤光片光源适用于近红外(0.8-5微米)光谱的应用。

3. 线状灯泡光源:这是一种小尺寸、低功率的灯泡,通过电流通入线状灯丝时发射红外光。

线状灯泡光源适用于近红外(0.8-5微米)光谱的应用。

4. 二氧化碳激光器:这是一种高功率、高能量的激光器,产生在10.6微米左右的红外辐射。

二氧化碳激光器适用于高灵敏度和高分辨率的红外光谱分析。

需要根据不同的应用和要求选择合适的光源。

几种红外光源的比较与选择

几种红外光源的比较与选择
表1 红外光源的光束角
光源的类别 灯的种类 输入功率及电压 光束角(度) 照射距离(m)
ﻫ宽泛光灯 带滤镜的卤钨白炽灯 100W 水平60/垂直60 9.1
聚光灯 带滤镜的卤钨白炽灯 100W 水平10/垂直10 61.0
宽泛光灯 带滤镜的卤钨白炽灯 500W 水平40/垂直16 27.4 ﻫ
聚光灯 带滤镜的卤钨白炽灯 500W 水平12/垂直8 137.2 ﻫ
ﻫ一般,产生这种红外光的方法有三种: ﻫ
1、直接使用白炽灯或氙灯发出的红外光,即在这两种灯上安装可见光滤镜,即滤去可见光,只让看不见的红外射线射出; ﻫ
2、使用红外发光二极管LED或LED阵列来产生红外光。这种器件是通过半导体中的电子与空穴复合来产生红外光的; ﻫ
3、使用红外激光二极管LD,也可作红外光源。但它要把处于较低能态的电子激发或泵浦到较高能态上去,通过大量粒子分布反转、共振而维持受激辐射。 ﻫ
入 = 1240/Eg (1) ﻫ
式中,Eg为某半导体材料导带与价带之间的禁带宽度,其单位为电子伏特;入为波长,式中的单位为nm。当采用砷化镓半导体(当然也还有其他材料的半导体)时,其禁带宽度Eg,决定它只能发出近红外光。 ﻫﻫ砷化镓LED的电源线共有两根,在加正向电压通电后,即会发出红外光,光线经过前端球形镜头的放大后就会射到场景中去。要想照亮一定距离的场景,常常需要几十、几百个LED构成的平面式阵列。发光二极管阵列的发光量,是全部发光二极管发光量的总和。因此,可根据场景的情况,尤其距离的远近来配备LED的多少。各个发光二极管的红外光输出合并起来,就可以产生足够多的光线,使其足以照亮被监视的现场,从而使得固态CCD摄像机可以产生高质量的黑白视频图像。 ﻫﻫLED的最大辐射强度一般在光轴的正前方,并随辐射方向与光轴夹角的增加而减小。辐射强度为最大值50%的角度时,称为半强度辐射角。不同封装工艺型号的红外发光二极管的辐射角度有所不同。 ﻫ

红外灯的原理特性及选择(精)

红外灯的原理特性及选择(精)

红外灯的原理特性及选择红外灯的选择最重要的问题是成套性,即红外灯与摄像机、镜头、防护罩、供电电源等的成套性。

在设计方案时对所有器材综合考虑设计,把它作为一个红外低照度夜视监控系统工程来考虑设计。

有的人买完了摄像机、镜头、防护罩、电源之后甚至安装之后才去考虑购买红外灯,这是不正确的,在考虑成套性时,特别要注意以下几个问题。

1. 使用黑白摄像机或特殊彩色摄像机ccd图象传感器具有很宽的感光光谱范围,其感光光谱不但包括可见光区域,还延长到红外区域,利用此特性,可以在夜间无可见光照明的情况下,用辅助红外光源照明也可使ccd图象传感器清晰的成像。

而普通彩色摄像机为了能传输彩色信号,从ccd器件的输出信号中分离出绿蓝红三种基色视频信号,然后合成彩色电视信号,其感光光谱只在可见光区域。

随着技术的进步出现白天彩色/晚上黑白摄像机,它采用两个ccd进行切换或采用一个ccd 利用数位电路的切换来实现,但是存在黑白照度偏高、有的对彩色色彩的不利影响等缺点。

而红外低照度彩色摄像机红外感度比一般摄像机高4倍以上,随着成本的降低,会成为发展趋势的。

2. 要求选用低照度摄像机摄像机的最低照度是当被摄景物的光亮度低到一定程度而使摄像机输出的视频信号电平低到某一规定值时的景物光亮度值。

测定此参数时,还应特别注明镜头的光圈f的大小。

例如使用f1.2的镜头,当被摄影景物的照度值低到0.02lx时,摄像机输出的视频信号幅值为标准幅值700mv的50%-33%,则称此摄像机的最低照度为0.02lx/f1.2。

有的摄像机生产厂家给出不同光圈f时的最低照度。

当选择摄像机最低照度高于红外灯要求时,红外灯的有效距离将受到一定影响。

应当提醒用户的是市场上出售的摄像机技术性能标出的最低照度有两种不正常情况,一种是摄像机制造商所标的最低照度是所谓的靶面照度,即ccd图象传感器上的光照度,它比景物照度低10倍左右;另一种是有个别摄像机制造商或销售商虚报最低照度。

红外光源作用-定义说明解析

红外光源作用-定义说明解析

红外光源作用-概述说明以及解释1.引言1.1 概述红外光源是指能够发射红外辐射的光源,它在科学研究和工业应用中扮演着重要的角色。

红外光的波长范围介于可见光和微波之间,具有广泛的应用前景。

红外光源通过产生红外光辐射,能够用于红外光谱分析、红外热成像、通信、安防监控等领域。

随着科技的快速发展,红外光源的原理和制备方法不断创新和改进。

目前常见的红外光源包括黑体辐射源、电阻加热元件、半导体光源等。

这些光源能够通过加热、电子激发或者电流驱动等方式产生红外辐射。

红外光源具有辐射强度高、稳定性好、响应速度快等特点,适用于不同场合下的应用需求。

红外光源在多个领域发挥着重要作用。

在科学研究领域中,红外光源被广泛应用于红外光谱分析和红外光学研究等方面。

通过对物体的红外辐射进行分析,可以获取物体的组成和性质信息。

在工业应用中,红外光源被用于红外热成像、通信、安防监控等领域。

红外热成像技术可以通过检测物体的红外辐射,实现对物体温度的实时监测与显示,广泛应用于建筑、医疗、消防等领域。

红外光源具有巨大的应用前景。

随着人们对红外技术需求的不断增加,红外光源将在更多领域发挥其优势。

未来,红外光源在能源、环境、生命科学等方面的应用将不断扩展,为人们的生活和科学研究带来更多的便利和创新。

然而,红外光源在高效能耗、光谱范围扩展等方面仍然存在挑战,需要继续深入研究和技术突破。

通过不断推动红外光源的发展,我们可以期待其在未来的科学研究和工业应用中发挥越来越重要的作用。

1.2文章结构文章结构部分内容可以包括以下几点:文章结构部分主要介绍了整篇文章的组织结构和各个章节的内容安排,以帮助读者了解文章的整体框架和各个部分之间的逻辑关系。

在本篇文章中,主要包括引言、正文和结论三个部分。

引言部分主要针对红外光源的作用进行了概述,并对文章的结构和目的进行了说明。

正文部分对红外光源的定义和原理、应用领域、特点和优势进行了详细介绍。

结论部分总结了红外光源的重要性和发展前景,并展望了未来红外光源的发展方向。

红外激光灯种类划分与性能比较分析

红外激光灯种类划分与性能比较分析

安防监控夜视补光灯与红外激光补光灯的差别红外激光补光灯种类区分与性能比较剖析市场上的监控夜视补光灯种类、名堂众多,让人头晕眼花,无从选择。

究其原由,一是种类区分依照不同样,二是部分不良商家故意观点炒作、乘虚而入。

在此,我们就将安防监控夜视补光灯种类与区分进行详尽介绍,以便客户依据不同的市场需求选择合适的夜视监控补光灯。

安防监控夜视技术按原理分为主动式(主动发光夜视)与被动式(被动光夜视)两种。

被动光夜视包含了微光夜视(自然界的微光如月光、星光、天空辉光等)、热红外夜视(物体自己所发的热)两种。

主动光夜视(利用非可视光作光源,如红外、紫外、X 射线等),当前市场上主要有红外补光、红外激光补光两种,也是本文所介绍区分的内容——安防监控红外夜视补光灯。

安防监控夜视红外补光灯种类与差别到 2016 年 2 月为止,安防监控夜视红外补光灯出现过 5 种不同的红外光源,按面世先后次序摆列为:第一代传统LED 红外灯、第二代阵列式LED 红外灯、第三代点阵式LED 红外灯、 VCSEL红外线面射型激光补光灯板(也叫投射器)、红外激光灯。

此中的第一、二、三代LED红外灯的红外技术原理是同样的,不过芯片工艺封装技术、构造设计不同样,其所致使的性能也不同样。

VCSEL红外线面射型激光补光灯板采纳的光源是半导体激光器,其构造设计、光学原理却与第三代LED红外灯近似。

红外激光灯采纳的光源是半导体激光器,但其构造设计、光学原理与前面 4 种完整不同样,包含了发光系统、红外激光光学办理系统、散热系统、智能化控制系统等几个主要部分,对红外激光按计划需求或不同的应用环境进行光学技术办理。

并且,高端的红外激光灯还具备智能化、自动化功能,与摄像机系统配合构成智能化的监控系统。

这些功能特色是其余 4 种红外补光灯没法实现的。

四种监控夜视红外补光灯的差别:第二代 LED第三代 LED VCSEL激光补光灯板红外激光灯使用寿命1-3 个月 3-6个月 3-5年 5-6年年光衰减率20-40% 10-20%2-5%0.5-5%光电转变率10-15% 20-25%20-25%50-90%智能化功能无无无有最远有效距离50 米之内 100米之内 200米之内可达 10 公里以上相对成本低低中高相对功耗高高中低亮度低低中高成效清楚度低低中高注:第一代LED红外灯比第二代的性能成效更差,已经被裁减;不同品牌的产品,数据值有所差别,所以此表只给出一个范围数值。

红外光谱仪的光源(3篇)

红外光谱仪的光源(3篇)

第1篇一、引言红外光谱仪是分析化学中常用的一种仪器,主要用于物质的定性和定量分析。

光源是红外光谱仪的核心部件之一,其性能直接影响着光谱仪的准确性和稳定性。

本文将详细介绍红外光谱仪的光源,包括光源的种类、特点、工作原理以及应用。

二、红外光谱仪光源的种类1. 氙灯氙灯是一种常用的红外光谱仪光源,具有发光强度高、光谱范围宽、寿命长等优点。

氙灯的光谱范围覆盖了从紫外到近红外区域,能够满足大部分红外光谱分析的需求。

2. 钠灯钠灯是一种低成本的红外光谱仪光源,主要用于近红外光谱分析。

钠灯的光谱范围主要集中在近红外区域,适合分析含钠化合物。

3. 氦-氖激光器氦-氖激光器是一种高精度的红外光谱仪光源,具有光谱纯度高、稳定性好、寿命长等特点。

氦-氖激光器主要用于中红外光谱分析,适用于实验室研究和工业生产。

4. 二极管激光器二极管激光器是一种新型的高效、节能的红外光谱仪光源,具有光谱范围宽、寿命长、体积小等优点。

二极管激光器适用于中红外光谱分析,广泛应用于工业生产、环境监测等领域。

5. 气体激光器气体激光器是一种高效率、高稳定性的红外光谱仪光源,具有光谱范围宽、寿命长、功率可调等特点。

气体激光器适用于各种红外光谱分析,如大气遥感、化学分析等。

三、红外光谱仪光源的特点1. 发光强度高红外光谱仪光源要求发光强度高,以确保光谱仪能够检测到微弱的光信号。

氙灯、氦-氖激光器、二极管激光器等光源均具有高发光强度的特点。

2. 光谱范围宽红外光谱仪光源的光谱范围应覆盖所需分析物质的红外吸收区域。

氙灯、气体激光器等光源具有较宽的光谱范围,适用于各种红外光谱分析。

3. 稳定性高红外光谱仪光源的稳定性对于光谱分析的准确性至关重要。

氦-氖激光器、二极管激光器等光源具有高稳定性,可保证光谱分析的重复性和准确性。

4. 寿命长红外光谱仪光源的寿命长可以降低仪器维护成本。

氙灯、气体激光器等光源具有较长的使用寿命,适用于长期运行的实验室和工业生产。

红外LED主要参数与选型参考

红外LED主要参数与选型参考

红外LED主要参数与选型参考发射管λp :Peak Wave Length,峰值波长。

无论什么材料制成的LED,都有一个相对光辐射最强处,与之相对应有一个波长,此波长为峰值波长,它由半导体材料的带隙宽度或发光中心的能级位置决定。

常见的红外LED的峰值波长范围:830~950nm。

一般选择940nm,主要有以下两点原因:1.由于可见光的波长范围为390~770nm,所以峰值波长小的红外LED在使用时用肉眼会观察到暗红色,透光率低。

2.940nm的红外LED主要用在家电类的红外遥控器,成本便宜。

Δλ:Spectral Bandwidth,光谱半波宽。

相对光谱能量分布曲线上,两个半极大值强度处对应的波长差,如图1所示,它标志着光谱纯度,同时也可以用来衡量半导体材料中对发光有贡献的能量状态离散度,LED的发光光谱的半宽度一般为30-100nm,光谱宽度窄意味着单色性好。

图1光谱半波宽Δλ在选型上尽量选择光谱半波宽小的发射管,同时需要结合成本考虑。

选择的发射管的光谱半波宽均为45nm。

I e:Radiant Intensity,辐射强度。

指点辐射源在某方向上单位立体角内传送的辐射通量,单位为W/Sr。

辐射强度用以表示红外线发光二极管(IR)其辐射红外线能量之大小。

辐射强度与输入电流成正比。

发射距离与辐射强度成正比。

图2是4种品牌的发射管的辐射强度与导通电流的关系图。

IR26-51C/L110/TR8 IR333/H2 IR533C-74 KEL-5315C图2 辐射强度VS导通电流θ1/2:Half Angle,半功率角。

LED的发光强度会随着角度的偏离而减弱。

当光强减弱到法线方向的一半时,此方向与法线的夹角即为半值角。

通常半值角是对称的。

为了减少发射管的数量,我们往往会选择半功率角比较大的发射管,这样可以实现1个发射管对应多个接收管的方案。

表1 发射管的半功率角外形尺寸和安装方式选择发射管还需要关心其外形尺寸和安装方式。

傅里叶红外光谱仪采用的光源

傅里叶红外光谱仪采用的光源

傅里叶红外光谱仪采用的光源傅里叶红外光谱仪是化学、材料、生命科学等领域中广泛使用的一种分析仪器,其作用是通过红外辐射将样品中的化学键振动激发,进而测量样品中各种化学键振动的信息。

红外光源是傅里叶红外光谱仪中的重要组成部分之一,不同的光源有不同的优缺点,有关新型光源的研究仍在进行之中。

本文将就傅里叶红外光谱仪使用的几种典型光源做简要介绍,以期读者深入了解。

一、钨丝灯钨丝灯是傅里叶红外光谱仪最早采用的红外光源之一,它的优点在于价格便宜、寿命长、性能稳定。

但是,钨丝本身的辐射强度较低,因而需要较长时间进行测量。

而且,钨丝灯的谱线密集,若无精心安排滤光器会使分析结果受到较大的干扰,因此,其应用也受到一定限制。

二、红外光管红外光管是一种红外光源,它拥有较高的辐射强度和光的连续性,因此应用广泛。

但同时,由于辐射的连续性和光束的发散角度较大,所以精度不够高。

三、氘灯氘灯是近些年来傅里叶红外光谱仪中应用较为广泛的光源类型之一。

氘灯的优点是辐射强度较高、谱线宽度较窄、寿命长。

但是氘灯的缺点在于成本较高,需配合高质量的光学附件进行使用,且氘灯的谱线有间隙,这可能会对某些特定的红外测量异常敏感。

四、弧形灯弧形灯也是傅里叶红外光谱仪中常用的光源之一,它可以产生较高的亮度、光谱线密度适中,且寿命长。

另外,弧形灯还具有滤色功能,可以减小背景光干扰,是非常常用的红外光源。

在现代分析仪器快速发展的时代,新型的红外光源层出不穷,多种光源的优缺点相互对比和融合,是提高傅里叶红外光谱仪性能的关键之一。

各种新型光源的研究及应用,也为傅里叶红外光谱分析提供了更为广阔的应用前景。

傅里叶红外光谱仪光源

傅里叶红外光谱仪光源

傅里叶红外光谱仪光源傅里叶红外光谱仪光源介绍傅里叶红外光谱仪是分析化学中常用的一种仪器,具有快速、精确、灵敏的特点。

而在傅里叶红外光谱仪中,光源的选择对仪器的性能及分析效果有着重要的影响。

此篇文章将深入探讨傅里叶红外光谱仪中不同光源的特点及其适用范围。

氘灯光源氘灯光源是傅里叶红外光谱仪中常见的一种光源,其具有连续亮度、宽频带、稳定性好等特点。

采用氘灯作为光源可以使傅里叶变换红外光谱(FTIR)的信噪比得到大幅度提高。

在高分辨率光谱中,氘灯光源具有较好的光谱连续性和峰对底比,可以清晰的反映出样品的分子振动信息。

而在低灵敏度测量中,氘灯光源采用凝露法或插管法进行氘灯光源校准,可以消除水蒸气、二氧化碳、甲烷等分子的干扰。

红外矩阵元素试剂光源红外矩阵元素试剂光源也是一种常见的傅里叶红外光谱仪光源。

其主要利用化学荧光剂、荧光色素、荧光晶体等化学试剂的分子振动信息作为光源,可以在不同波数区域形成多个独立的锐利峰。

而这些具有丰富的分子结构和化学反应信息的锐利峰能够与样品的分子结构信息相互印证,从而提高了样品的检测精度。

红外矩阵元素试剂光源虽然不能与氘灯光源相比,但其在检测分析中,由于其对特定分子结构的选择性作用而备受欢迎。

相干光源相干光源是现代傅里叶变换红外光谱成像仪(FPA)中采用的一种新型光源,其具有极高的亮度和非常狭窄的光谱线宽,可实现分辨率极高的光学成像。

相干光源通常采用激光与可调谐滤波技术联合起来,能够在红外光谱分析中获得高分辨率、高灵敏度、高速度和精确的显影结果。

结论综合来看,不同的傅里叶红外光谱仪光源各具特点,可以根据实验需要进行选择。

氘灯光源在分辨率较高和低灵敏度测量中起到非常重要的作用,红外矩阵元素试剂光源可以在较低灵敏度的分析中获得更加准确的结果,而相干光源则具有分辨率极高的优势,可以实现精确的成像分析。

因此,在选用傅里叶红外光谱仪光源时,需要合理根据实验需要选择具有特定特点的不同光源。

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浅析几种红外光源的比较与选择近年来,人们对电视监控系统工程的要求愈来愈规范、愈来愈高。

不但要求白天可见光照明监控,而且要求夜间隐蔽性监控。

传统的照明灯光经常会引起别人的注意,提醒入侵者“装有电视监控统”,或者会影响周围的住户,而安装红外光源则不存在这些问题。

普通可见光的波长是380nm~780nm,而红外光是一种波长大于780nm的不可见光。

一般,产生这种红外光的方法有三种:1、直接使用白炽灯或氙灯发出的红外光,即在这两种灯上安装可见光滤镜,即滤去可见光,只让看不见的红外射线射出;2、使用红外发光二极管LED或LED阵列来产生红外光。

这种器件是通过半导体中的电子与空穴复合来产生红外光的;3、使用红外激光二极管LD,也可作红外光源。

但它要把处于较低能态的电子激发或泵浦到较高能态上去,通过大量粒子分布反转、共振而维持受激辐射。

前两种方法都能生成或窄或宽的光束。

在使用对红外线较为敏感的摄像机,如固态CCD或CMOS摄像机、低照度增强型摄像机观察场景时,可以获得质量相当高的图像。

第三种光源的光束细而强,要照亮一定范围的场景,需要通过扩束镜头扩束。

这种光源在安防市场资料上还未见报导,目前多用于1km以上距离监控场景的夜视照明。

下面将简介这三种红外光源的原理、特性,以及它们的比较与使用选择,供设计与使用者参考。

通常,物体在温度较低时产生的热辐射全部是红外光,所以人眼不能直接观察到。

当加热到5000C时,才会产生暗红色的可见光,随着温度的上升,光变得更亮更白。

在热辐射光源中通过加热灯丝来维持它的温度,供辐射继续不断地进行。

辐射体在不同加热温度时,辐射的峰值波长是不同的,其光谱能量分布也不同。

根据以上原理,经特殊设计和工艺制成的红外灯泡,其红外光成分最高可达92~95%。

红外灯泡最大的优点是可制成比较大的功率和辐照角度,因此照射的距离远。

其最大不足之处是包含可见光成份,即有红暴,且使用寿命短。

如果每天工作10小时,5000小时只能使用一年多,若考虑散热不够,寿命还要短。

为提高热辐射红外灯的寿命,采用了光控开关电路,以减小其工作时间。

此外,还增加了延时开关电路以防环境光干扰。

一般,氙灯和白炽灯可以照亮距离摄像机一百多米外的场景,因此,在其前端配一个只让红外线通过的滤镜,完全可以为隐蔽式电视监控系统提供足够的红外射线。

由于这种热红外光源要消耗大量的能量,产生大量的热,所以这种光源需要配备特制的散热器或空气冷却设备,才可以使其能够持续工作。

另外,还有一种特别高效的配置,它使用卤钨灯作为系统的光源,同时还使用了一种独特的滤光和冷却技术。

这套照明系统中装有薄漠式双向光学涂层(光束分割器)和滤光器,它可以将近红外光传到灯的前面,以形成红外光束;而可见光和远红外光则被挡回灯的后部,并在那里被外壳吸收。

外壳是一个高效的散热器,可以很快地将产生的热量散走。

这种系统可以在高温环境中连续工作,而不需要配备专门的冷气扇。

此外,还可使用抛物面形镀铝反射器PAR 56密封卤钨灯泡,作出500瓦红外光源。

这种PAR 56灯的灯丝在约为3000K的温度下工作,其平均使用寿命为2000~4000小时(取决于工作时的温度)。

反射器内表面上双向光学涂层和前折射镜头,是由多层二氧化硅和二氧化钛构成的。

除干涉滤镜外,在卤钨灯和镜头涂层之间,还有一个石英基的屏蔽层——“冷镜”,以控制灯丝发出的可见光。

灯和前镜头之间有一个可见光吸收滤镜,它对波长小于780nm 的光线(包括全部的可见光部分),且传输率只有0.1%。

整个系统的滤光效果可以保证只有红外线才能离开灯的前表面,而可见光和长波红光就无法射出。

因此,人的眼睛根本就看不到这种灯具所发出的光。

热红外光源照明系统,通过配用不同的前镜头,可以发出用于覆盖较大范围场景的宽光束或用于观察远处目标的聚光光束等不同形状的光束,以适应现场的具体需要。

表1列举了常用红外灯的类型,以及它们的水平和垂直光束角。

光束角最窄可以达到10度,最宽则可以达到60度。

表1 红外光源的光束角光源的类别灯的种类输入功率及电压光束角(度)照射距离(m)宽泛光灯带滤镜的卤钨白炽灯 100W 水平60/垂直60 9.1聚光灯带滤镜的卤钨白炽灯 100W 水平10/垂直10 61.0宽泛光灯带滤镜的卤钨白炽灯 500W 水平40/垂直16 27.4聚光灯带滤镜的卤钨白炽灯 500W 水平12/垂直8 137.2泛光灯带滤镜的弧氙灯 400W、交流 40 152.4聚光灯带滤镜的短弧氙灯 400W、交流 12 457.2泛光灯发光二极管(TaAs) 50W(直流12V) 30 61.0泛光灯发光二极管(TaAs) 8W(直流12V) 40 21.3注:1、发光二极管发出的是850nm以上的不可见红外光;2、卤钨灯和氙弧灯使用的滤镜是可见光阻隔滤镜。

红外发光二极管(LED)光源LED是发光二极管(Light Emitting Diode)的简称,是一种注入式电致发光器件,它主要由P型和N型半导体材料组合而成。

其结构示意如图1所示(见图1)。

实际是将PN结管芯烧结在金属或陶瓷底座有引线的架子上,然后四周用起到保护内部芯线作用的环氧树脂密封就可构成。

这种LED灯的发光原理是:在半导体发光二极管(LED)的PN结上加正向电压时,使电子和空穴载流子在结区相遇复合(结区变窄),其实质是电子从高能级的导带释放能量回到价带与空穴复合,这种把多余的能量以光子的形式释放出来,就把电能直接转换成了光能,即发光。

根据半导体物理中的公式入= 1240/Eg (1)式中,Eg为某半导体材料导带与价带之间的禁带宽度,其单位为电子伏特;入为波长,式中的单位为nm。

当采用砷化镓半导体(当然也还有其他材料的半导体)时,其禁带宽度Eg,决定它只能发出近红外光。

砷化镓LED的电源线共有两根,在加正向电压通电后,即会发出红外光,光线经过前端球形镜头的放大后就会射到场景中去。

要想照亮一定距离的场景,常常需要几十、几百个LED 构成的平面式阵列。

发光二极管阵列的发光量,是全部发光二极管发光量的总和。

因此,可根据场景的情况,尤其距离的远近来配备LED的多少。

各个发光二极管的红外光输出合并起来,就可以产生足够多的光线,使其足以照亮被监视的现场,从而使得固态CCD摄像机可以产生高质量的黑白视频图像。

LED的最大辐射强度一般在光轴的正前方,并随辐射方向与光轴夹角的增加而减小。

辐射强度为最大值50%的角度时,称为半强度辐射角。

不同封装工艺型号的红外发光二极管的辐射角度有所不同。

这种发光器件和白炽灯泡相比,有体积小、耐冲力、寿命长、功耗低、响应快、可靠性高、颜色鲜明、易和集成电路匹配等特点,因而获得了广泛的应用。

目前,隐蔽式监控系统中使用最普遍的照明灯具,多是半导体砷化镓发光二极管阵列组成的红外灯。

因为砷化镓(GaAs)LED只发出近红外光,所以这种灯可以发出窄带红外光,绝不会发出可见光。

它的光转换效率也相当高,一般可以将50%的电能转换成红外光辐射能量。

这种灯在略高于室温的温度下工作时,几乎不发热,因此也就不需要特别的冷却装置。

尤其现在可使用的美国Pacific Cybervision公司开发生产的阵列式集成发光芯片LED Array。

其一个LED-Array的光学输出达到了800mw~1000mw,成为普通LED的换代产品,LED-Array的发光半功率角为10~120°(可变角)。

由于LED-Array为高度集成的LED,且体积只有一个一分钱硬币的大小,在室内可均匀照亮全部空间,其寿命为50,000个小时。

它最初是运用在航空飞机上面,近年来由于民用夜间监控市场的发展,LED-Array才逐步走向民用市场,成为高质量夜间监控的一种理想选择。

此外,还可将红外发光二极管装在镜头上,与黑白CCD摄像机配用,或直接装在摄像机与镜头接口周围的机壳上。

显然,这两种装配的红外LED少,其照射的距离肯定不如单独的红外LED灯照射的远。

红外激光二极管(LD)光源半导体激光器是一种新型的发光器件,和上述光源相比,它有方向性强、单色性好、相干性好、亮度高等突出优点。

但是,要得到激光必须满足3个基本条件:1、要把处于较低能态的电子激发或泵浦到较高能态上去,为此需要泵源;2、要有大量粒子分布反转,使受激辐射足以克服损耗;3、要有一个共振腔提供正反馈及增益,用以维持受激辐射的持续振荡。

根据产生激光所必须满足的要求,激光器一般由激发装置(泵源)、工作物质及共振腔三部分组成。

半导体激光二极管,即PN结型激光器的结构如图2所示(见图2)。

它为常用的法布里-泊罗共振腔。

半导体激光器工作物质种类很多,其中GaAs是第一种有激光作用的半导体材料。

由于对它进行了长时间的深入研究,使GaAs激光得到了较为广泛的应用。

其它Ⅲ-Ⅴ族化合物激光器的性质与GaAs相似,Ⅳ-Ⅵ族化合物如PbSePbTe、PbS等也都有激光作用。

适当选择这些材料,可得到不同频率的激光。

首先将工作物质制成PN结并切成长方块。

为实现分布反转,结区的两侧都要求是重掺杂半导体材料,杂质浓度一般为1018~1019cm-3,使费米能级分别进入导带及价带内。

在图2中,左右两侧是二极管的辐射输出端面。

由一对相互平行的解理面或抛光面构成,并与结平面垂直,这对平面够成了端部反射器。

其余的前后两面是粗糙的,用来消除主要方向以外的激光作用。

这种结构就叫法布里-泊罗共振腔。

然后焊上引出线,供给二极管的电流从引线流向散热器。

结型半导体激光器所有的半导体材料是重掺杂半导体,平衡态时,P区价带顶没有电子,N 区导带底有高的电子浓度。

当PN结加上正向偏压后,势垒降低。

由于势垒降低,大量电子由N区越过势垒与P区的空穴复合,发射出能量等于hυ的光子。

空穴也可由P区流入N 区与电子复合发射光子。

当外加电压足够大(qV≥Eg),使hυ≥Eg时,势垒区和其两侧一个扩散长度范围内将出现一个分布反转区,这就是发射激光的工作区。

再加上端面反射反馈便会产生激光。

由于半导体PN结(同质结)激光器在室温下阈值电流很高,不能实现室温下的连续振荡,这在很大程度上限制了它的应用。

为了降低激光器在室温下的阈值电流,实现室温下连续振荡,在较窄禁带宽度材料的两侧加上较宽禁带宽度的材料构成异质结,以限制载流子。

由于这种限制作用,增加了结区载流子浓度,从而提高了受激辐射的效率。

半导体单异质结激光器在低温下阈值电流密度与同质结差不多,但在温度变化时,异质结激光器的阈值随温度的变化较小,如室温下的阈值电流密度可降至8000A/cm2,但也只能实现室温下的脉冲振荡。

为进一步降低阈值电流,实现室温下的连续振荡,又研制了双异质结激光器。

半导体双异质结激光器的结构是GaAs的一侧为N型AlxGa1-xAs,另一侧为P型AlxGa1-xAs。

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