[发明专利]采用多探测器的光场光强分布测量方法

说明书

一种采用多探测器的光场光强分布测量方法，该方法利用的系统包括光电传感单元、精密扫描台、信号处理与控制单元；采用的光电传感单元1包含2个以上的点探测器；精密扫描台带动光电传感单元扫描实现待测光场时，至少有一个参考探测器位于已检测位置，并通其光强检测值对传感探测器的光强检测值进行修正，消除光源光强波动对光强分布检测结果的影响。具有实现容易，结构简单，成本低的优点。

技术领域

本发明涉及光场光强分布测量，特别是一种采用多探测器的光场光强分布测量方法。

背景技术

光场光强分布是指在光场面，光功率密度或光照度在二维坐标上的分布情况，也称为光能量分布、光功率密度分布、光照度分布、辐照度分布等，在本发明中统称作光强分布。

光场光强分布检测有着广泛的应用，如，光伏领域的太阳模拟器，需要通过检测空间辐射光强均匀性进行产品分级，A类太阳模拟器的光场光强均匀性需要在2％以内；对光束质量进行分析时，需要对光束截面光场的光强分布进行检测；在投影光刻机系统，需要对掩模面和硅片面照明光场的光强分布进行检测，计算照明均匀性，还需要对照明光瞳面的光强分布进行检测，以对环形照明、四极照明等离轴照明模式进行评价。需要检测的光场，有连续式的，也有脉冲式的。

现有光场光强分布测量装置，多基于两种测量方法：

第一种测量方法，采用点探测器扫描的方式实现。采用点探测器在需要测量的光场面进行扫描，在时间上依次得到各个空间采样点的光强，得到光场光强分布。这种测量方法的缺点是光场的时间稳定性会影响对光场光强分布的测量结果。这种影响可以通过增加一路探测器对光源光强随时间的波动进行同步检测，根据光源光强随时间波动的检测结果，对光场光强分布测量结果进行修正的方法解决。但是，在一些情况下，会增加系统复杂性，如光源已封装在装置内部，需要从光场进行分光，需要增加光场分光系统，增加了系统复杂性和系统成本；在一些情况下，这种方法很难实现，如大空间范围的太阳模拟器，光场是由多个光源共同照明形成，空间不同区域由不同的一个或多个光源照明，一部分光场光强随时间的波动可能与其他部分光场不同，则不能采用该方法。

第二种测量方法采用面阵探测器。面阵探测器对需要测量的光场面进行直接探测，或者采用成像系统将需要测量的光场面成像至面阵探测器上，则可在同一时间得到各个空间采样点的光强，得到光场光强分布。这种方法不受光源光强随时间波动的影响。为了实现高空间分辨率，面阵探测器上需要有较多单元探测器，甚至达到上百万个，如1024×1024像元(一个像元即一个单元探测器)的面阵CCD探测器。由于单元探测器数量多，无法进行逐个筛选，每个单元探测器的光电响应特性，如响应非线性、响应均一性会有所不同，影响检测结果。因此，面阵探测器上所有单元探测器的响应非线性、响应非均一性必须进行标定。这种标定的技术难度很高。而且，当需要检测的光场范围较大时，采用面阵探测器也需要通过扫描增加测试空间范围或提高空间分辨率，遇到与采用点探测器时相同的问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种采用多探测器的光场光强分布测量方法，实现对光场光强分布的高精度检测。以解决上述现有技术光源光强随时间波动影响测量结果，面阵探测器响应非线性、响应非均一性标定难度大等问题。

本发明的技术解决方案如下：

一种采用多探测器的光场光强分布测量方法，该方法利用的系统包括光电传感单元、精密扫描台、信号处理与控制单元；所述的光电传感单元由精密扫描台支撑并精密定位，所述的信号处理与控制单元接收光电传感单元和精密扫描台的输出信号，并对它们进行控制；