[發明專利]應用于超光譜定標的光譜可編程光源系統

有效

• 申請號: 201310081668.9
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103196555A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 翟文超;鄭小兵;陸俊樺;徐駿;丁蕾;李新;吳浩宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J3/10
• 分類號: G01J3/10
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明屬于光輻射定標領域定標儀器，具體是用作超光譜遙感類、生物醫學類光電探測系統的定標光源。

背景技術

在光輻射定標領域，定標各類光電探測設備常使用的光源是積分球光源，積分球光源一般使用溴鎢燈、氙燈等作為發光介質，這類光源工作在寬譜段的模式下，光源的光譜精細結構與被定標儀器所觀測目標的光譜精細結構不匹配，影響定標的精度。使用基于LED等發光介質的積分球光源，可以實現目標光譜的模擬，但在超光譜應用中，受限于LED種類及光譜帶寬的限制，在模擬目標光譜的精細結構方面有待提高。

傳統的積分球光源，工作在寬譜段的模式下，積分球光源的輻射度量，需要使用燈板系統進行標準傳遞，其初級標準是溯源于標準黑體，該標準傳遞方法不確定度大約在1%~5%的量級。精度較高的標準傳遞方法是溯源于低溫絕對輻射計，基于標準探測器的傳遞方法，可以有效降低定標不確定度，但要求光源在單色光模式下進行輻射度量。

發明內容

本發明目的就是為了克服已有技術的缺陷，提供一種能夠精確、快速模擬目標光譜，光源的輻射量可以精確度量，適用于超光譜應用的超光譜光譜可編程定標光源系統。

本發明是通過以下技術方案實現的：

應用于超光譜定標的光譜可編程光源系統，其特征在于：包括光源，光源的前方光路上依次擺放有準直系統、準直物鏡、色散元件，準直物鏡的光入射端和光出射端分別設有濾光片、柱透鏡耦合系統，柱透鏡耦合系統后方設有狹縫，狹縫設在準直物鏡的物方焦點處，色散元件的前方光路上依次設有成像系統、數字微鏡器件(DMD)，數字微鏡器件調制后的有用光的光路上依次設有光收集透鏡、光纖耦合器，光纖耦合器連接積分球，積分球上安裝有分光輻射計，數字微鏡器件調制后的垃圾光的光路上依次設有聚焦系統、垃圾光收集器；光源發出的光經過濾光片，選擇用戶所需的工作波段，經過準直系統和柱透鏡耦合系統后照明狹縫，從狹縫出射的光經準直物鏡準直后再經過其后的色散元件、成像系統，分光譜地成像在數字微鏡器件上，經過數字微鏡器件的空間光調制，選擇所需的波長及強度信息，經過有用光收集系統和光纖耦合器，導入到積分球中，積分球上安裝監視分光輻射計，通過光譜模擬程序和監視分光輻射計，進行反饋控制，模擬出目標光譜；垃圾光經過垃圾光收集器消除。被測儀器對準積分球出口進行定標。

所述的應用于超光譜定標的光譜可編程光源系統，其特征在于：所述的光源采用溴鎢燈、氙燈、白光激光器等寬波段光源。

所述的應用于超光譜定標的光譜可編程光源系統，其特征在于：所述的狹縫可更換，狹縫最大寬度0.5mm，兼顧不同應用中，高光譜模擬準確度或高光通量要求。

所述的應用于超光譜定標的光譜可編程光源系統，其特征在于：所述的準直物鏡為透射式系統，光闌外置，共6個透鏡，共使用三種光學玻璃材料，鏡頭在400~1000nm范圍內復消色差。

所述的應用于超光譜定標的光譜可編程光源系統，其特征在于：所述的色散元件采用棱鏡，棱鏡工作在最小偏轉角。?

所述的應用于超光譜定標的光譜可編程光源系統，其特征在于：所述的成像系統的成像鏡頭為透射式系統，共5個透鏡，三種光學材料，光闌位置和權利要求4所述外置光闌重合。

所述的應用于超光譜定標的光譜可編程光源系統，其特征在于：所述的積分球有三個開口，一個開口用于收集調制后的有用光，作為輸入口；一個開口安裝監視用分光輻射計；上述兩個開口位置不影響定標設備觀測出光口，第三個開口用作出光口，提供均勻面光源。

所述的應用于超光譜定標的光譜可編程光源系統，其特征在于：所述的垃圾光收集器為腔形結構，內置倒椎，表面進行黑色陽極化處理。

所述的數字微鏡器件，使用TI公司生產的商品化數字微鏡器件（DMD），DMD可工作在三種狀態下：“開”、“關”和“平”狀態，用于空間光反射式調制。

本發明的優點是：

按照光譜儀的原理，利用色散元件，實現光譜細分，借助于DMD靈活的調制功能和光譜模擬算法，實現目標光譜的模擬。系統光譜分辨率越高，光譜模擬準確度越高，光譜精細結構模擬越精確，有利于降低定標過程中，光譜非匹配引入的不確定度。另一方面，所述的光源系統，可以工作在（準）單色模式下，可以借助于溯源于低溫絕對輻射計，基于標準探測器的標準傳遞方法，準確地對光源進行輻射度量，有利于提高定標精度。

附圖說明

圖1是本發明的工作原理圖。

圖2是本發明的光譜模擬算法流程圖。

具體實施方式