Источники света. В качестве источников света используют лампы накаливания, люминесцентные, металлогалогенные и ксеноновые лампы и лазеры

В качестве источников света используют лампы накаливания, люминесцентные, металлогалогенные и ксеноновые лампы и лазеры.

Основные параметры источников света:

1) Световой поток Ф (фотометрическая характеристика). В соответствие Ф ставится энергетическая характеристика .

[лм],

где k – коэффициент световой эффективности зрительной системы. Он показывает, какой световой поток (в лм) соответствует одному Вт излучения на длине волны 550Нм.

2) Яркость характеризует видимость источника света и определяется отношением силы света на площадь излучателя [кд/м²=нит].

3) Светоотдача показывает, на сколько преобразуется мощность подводимого электрического тока в световой поток.

4) Спектральная характеристика должна быть равномерной в видимом диапазоне.

5) Срок службы.

Лампы накаливания. Для получения светового излучения ламп накаливания в основе лежит тепловое излучение, испускаемое твердым телом при его нагревании. Для характеристики цветности излучения теплового излучателя пользуются понятием цветовая температура. Цветовая температура – это температура абсолютно черного тела, при котором цветность его излучения одинакова с цветностью излучения сравниваемого теплового излучения. Лампы накаливания состоят из: стеклянной колбы, нити накала (вольфрамовая проволока, свитая в одинарную или двойную спираль), держателя нити накала и металлического цоколя.

Люминесцентные лампы обладают более высокой экономичностью и большим сроком службы по сравнению с лампами накаливания. Люминесцентные лампы со специальным подбором люминофоров излучаю свет, близкий к дневному (белому) свету.

Металлогалогенные лампы испускаю свет, близкий к дневному, что позволяет использовать их при цветоделительных работах, обладают высокой интенсивностью, большой светоотдачей, имеют длительный срок службы.

Ксеноновые лампы относятся к разряду источников света высокой интенсивности. В них используют в качестве газовой среды тяжелый инертный газ ксенон, который дает разряд при больших плотностях тока и высоких давлениях. Используются в фоторепродукционных работах и в анализирующих устройствах сканеров.

Лазеры служат источниками света, обеспечивающими возможность получения высококачественных изображений. Они отличаются высокой монохроматичностью и когерентностью излучения, малой расходимостью пучка, большой интенсивностью световой энергии в пучке. Эти особенности лазеров позволяют сфокусировать световой пучок в пятно очень малых размеров с высокой плотностью энергии.

Высокая интенсивность светового пятна позволяет записывать на фотоматериалах сравнительно низкой чувствительности, но обладающих хорошим разрешением.

Модулятор предназначен для управления интенсивностью лазерного луча по принципу «да – нет». В лазерных фотонаборных устройствах применяются электрооптические (ЭОМ) и акустооптические (АОМ) модуляторы.

Принцип работы электрооптического модулятора (ЭОМ) основан на линейном электрооптическом эффекте. При воздействии на электрооптический кристалл электрического поля в результате двойного лучепреломления изменяется направление поляризации прошедшей через кристалл световой волны. Если электрооптические кристаллы поместить между поляризаторами с ортогонально направленными осями поляризации и на вход этой системы направить лазерный пучок с поляризацией, соответствующей поляризации входного элемента, то при отсутствии напряжения на электродах кристаллов световой поток на выходе второго поляризатора (анализатора) тоже будет отсутствовать. При подаче на электроды управляющего напряжения возникнет выходной световой поток, интенсивность которого достигает максимума при некотором значении этого напряжения, называемого полуволновым. Таким образом, изменяя напряжение, подаваемое на электроды, можно осуществлять модуляцию светового потока. Время переключения электрооптического модулятора из одного состояния в другое может составлять всего 10–8 с и менее. Для переключения ЭОМ требуется высокое управляющее напряжение, превышающее 100 В. К недостаткам ЭОМ, помимо использования высокого управляющего напряжения, следует отнести зависимость параметров от температуры и низкий коэффициент контрастности (порядка 100), представляющий собой отношение между максимальной и минимальной световой мощностью излучения, которое проходит через модулятор. В последнее время модуляторы этого типа уступают место акустооптическим (АОМ).

Принцип действия АОМ основан на дифракции поляризованного света на бегущей ультразвуковой волне в оптически прозрачном материале. Если на акустопровод, в котором с помощью пьезоэлектрического преобразователя возбуждена бегущая ультразвуковая волна, подать пучок света, то благодаря возникновению участков сжатия и растяжения, различающихся показателем преломления, эта область акустопровода будет действовать на падающий свет как дифракционная решетка. Световой пучок, дифрагируя на решетке, образует несколько выходных пучков — максимумов интенсивности излучения различных порядков, разнесенных в пространстве по направлению.

Особый практический интерес представляет случай, когда свет (лазерный пучок) направляется на кристалл под так называемым углом Брэгга. При этом наблюдается дифракция Брэгга, которая характеризуется тем, что интенсивности всех дифракционных максимумов, кроме первого, становятся пренебрежимо малыми. В процессе модуляции лазерный пучок может или проходить через акустооптический кристалл без изменения направления и интенсивности, или переходить в дифрагированный пучок, преломленный под углом Брэгга.

АОМ работает следующим образом. Луч света I проходит через кристалл и попадает на диафрагму, которая преграждает ему путь. В этом случае модулятор прерывает световой поток. При подаче на кристалл акустической волны с помощью пьезопреобразователя наблюдается явление дифракции, и из кристалла выходит луч света I₁. Направление этого луча выбирают так, чтобы оно совпадало с направлением оптической оси системы. Допустимые частоты модуляции для АОМ определяются упругооптическими свойствами акустической среды и временем прохождения акустической волны через апертуру светового луча и достигают 10 МГц.

Основные преимущества АОМ по сравнению с ЭОМ — низкие управляющие напряжения (порядка 10 В), высокий коэффициент контрастности (до 1000), независимость параметров модуляции от температуры, использование неполяризованного света, отсутствие в конструкции модулятора склеек оптических элементов (что существенно уменьшает потери света), возможность работы в режиме модулятора и дефлектора.