[发明专利]一种用于成像光谱仪定标的便携式多功能光源及定标方法

说明书

本发明公开了一种用于成像光谱仪定标的便携式多功能光源及定标方法。本发明多功能光源，包括发光装置、工程散射片、吸收池；其中所述发光装置，用于根据待定标成像光谱仪的工作波段要求设置光源，为工程散射片提供入射光；所述工程散射片，用于接收入射光进行扩散以后，输出强度均匀的面光源到所述吸收池；所述吸收池，用于利用接收的面光源激发吸收池内的元素能级跃迁，得到用于待定标成像光谱仪定标的第三光源；其中根据待定标成像光谱仪的光谱响应范围和分辨率，确定吸收池内的成分、气压和长度。本发明提供一种便携式的、覆盖波长范围广且可调的、灵活可切换的高精度定标光源，可以同时开展成像光谱仪成像不均匀性、光谱分辨率和波长定标。

技术领域

本发明涉及遥感观测领域，包括对天(太阳、恒星等天体)、对地的成像的光谱观测，涵盖天地基空间环境、天文探测、大气遥感观测。特别涉及一种用于成像光谱型遥测设备的部件或全系统定标的多功能光源系统，并提供了利用该装置进行整机光谱分辨率和波长定标的方法。

背景技术

按照探测器和探测对象之间的位置关系进行分类，现有的探测手段可以分为就位探测和遥感观测两类。对于遥远天体、如太阳、恒星或星系、太阳系内行星或类地行星、乃至地球上地表特征信息的探测，通过获取观测目标的成像或光谱辐射反演其温度、密度、组成元素及丰度等参数，仍是遥感观测的重要内容。成像光谱仪是实现上述诊断的核心设备。然而，所有的成像光谱观测设备都不可避免的会引入一些仪器自身的效应，对这些仪器效应的测量和改正精度，决定了最终探测温度、密度等物理参数的精度。成像光谱仪包括成像和光谱两种功能。成像功能的仪器效应改正重点关注整机成像不均匀性；对于光谱功能，仪器效应改正重点关注整机的光谱分辨本领、测量光谱的波长准确性。也就是说，成像光谱仪器整机级别的校准内容包括成像不均匀性、光谱分辨本领、波长定标三个部分。对于成像光谱仪而言，目前多是每类光源针对整个仪器某一方面进行校准。

成像的不均匀性，就是要以探测器(CCD或CMOS)像素为单元，成像光谱仪对准均匀光源拍摄获得，不均匀性覆盖的尺度包括单像素级小尺度、局部或全视场的中、大尺度等。目前，成像不均匀性的校准多采用积分球实现。

光谱分辨本领是成像光谱仪对观测谱线的分辨能力，分辨本领越高，越容易分辨出一些线宽较窄的谱线。测量基本原理是成像光谱仪对着已知谱线宽度的光源拍摄，如果光源发出的目标谱线比成像光谱仪分辨能力高一个数量级，测量到的实际光谱宽度即为成像光谱仪的光谱分辨率本领。

波长定标，即为将成像光谱仪获得的光谱信息进行校准，保证每条谱线对应波长准确反映来自观测目标的视向速度信息(多普勒效应)，一方面需要多条已知波长的光谱，另一方面定标灯还需覆盖成像光谱仪的视场范围。目前，波长定标可以采用汞氩灯或PtNe空心阴极灯等谱线灯的波长定标方法；利用高分辨率可调谐单色仪或可调谐激光器法。单色仪法和可调激光器法由于定标装置复杂，只能在实验室中使用，对于需要在户外、野外或特定场所中完成调试的仪器，这两类方法都难以满足定标要求。

本发明涉及一种新型光源，既可以同时满足成像光谱仪成像不均匀性、光谱分辨本领和波长定标的需求，同时又可以兼顾体积小、便携特点，方便在实验室特别是外场开展成像光谱仪的部件或整机定标。这类光源需要满足四个条件：第一，光源谱段应该包括和覆盖仪器所设计的探测波段，从而实现在整个光谱范围内的波长定标；第二，谱线线宽远远低于待定标仪器的光谱分辨率，从而保证光谱分辨率定标；第三，谱线的数量应比较多，谱线的数量多意味着可作为参考的基准值更多，从而保证波长定标的精度；第四，光源在成像光谱仪观测视场内具有很高的均匀性便于仪器成像不均匀以及不同视场波长定标的测试。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种用于成像光谱仪定标的便携式多功能光源及定标方法、系统。本发明光源是一种便携式的、覆盖波长范围广且可调的、灵活可切换的高精度定标光源，可以同时开展成像光谱仪成像不均匀性、光谱分辨率和波长定标，避开传统定标方法中每种定标需要特定光源独立进行的现状。