[發(fā)明專(zhuān)利]近紅外微弱脈沖光譜輻亮度校準(zhǔn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410001652.7
• 申請(qǐng)日: 2014-01-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103776531A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李宏光;袁良;劉瑞星;俞兵;楊鴻儒;韓占鎖;吳寶寧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安應(yīng)用光學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01J3/28
• 分類(lèi)號(hào): G01J3/28
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種光源光譜輻亮度校準(zhǔn)裝置，尤其涉及一種近紅外微弱脈沖光源的光譜輻亮度校準(zhǔn)裝置。

背景技術(shù)

近年來(lái)，近紅外脈沖光源廣泛應(yīng)用于軍用偵察和制導(dǎo)等領(lǐng)域，近紅外脈沖光源包括脈沖氙燈、半導(dǎo)體脈沖激光器等，為目標(biāo)探測(cè)提供主動(dòng)照射光，目標(biāo)的反射光包含了近紅外波段0.9μm～1.1μm的特征光譜，被軍用偵察或制導(dǎo)設(shè)備接收和處理，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別。為保證偵察和制導(dǎo)設(shè)備具有更好的反偵察能力，要求近紅外脈沖光源輻亮度越來(lái)越弱，低于10^-6W/cm²·sr·nm量級(jí)。因此,在近紅外脈沖光源的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中，需要對(duì)脈沖光源的弱光光譜輻亮度參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，分析在其脈沖寬度內(nèi)光譜輻亮度隨時(shí)間的變化，為使用脈沖微弱光源的偵察設(shè)備提供光譜輻亮度量值計(jì)量保障。

目前,傳統(tǒng)的近紅外脈沖光源波長(zhǎng)、輻亮度校準(zhǔn)裝置適用于10^-5W/cm²·sr·nm量級(jí)以上的強(qiáng)光光源光譜輻亮度校準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)西安應(yīng)用光學(xué)研究所研制的瞬態(tài)光譜輻射量標(biāo)準(zhǔn)裝置，其核心部件近紅外光譜儀采用線陣CCD探測(cè)器。該探測(cè)器由512列像元排列成一行，按像元排列順序依次輸出所測(cè)光源的波長(zhǎng)值，可測(cè)量高于10^-5W/cm²·sr·nm量級(jí)脈沖光源的光譜輻亮度。英國(guó)Andor?Technology公司型號(hào)為SR500i-B1的近紅外光譜儀,采用光纖入射,平面閃耀光柵色散后，在EMCCD上聚焦為單行線光譜。在該儀器中，由于EMCCD探測(cè)器工作在制冷條件下，相比于采用非制冷的線陣CCD探測(cè)器的光譜儀，其光譜測(cè)試靈敏度較高；但是該儀器需配備準(zhǔn)直反射鏡和聚焦反射鏡等光學(xué)系統(tǒng)，造成不必要的能量損失。此外，該儀器可測(cè)試得到近紅外波段范圍0.9μm～1.1μm的相對(duì)光譜輻射測(cè)量曲線，未見(jiàn)給出該近紅外波段的絕對(duì)光譜輻亮度的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種近紅外微弱脈沖光譜輻亮度校準(zhǔn)裝置。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的近紅外微弱脈沖光譜輻亮度校準(zhǔn)裝置包括光源組件，光纖組件，光柵光譜儀，裝有光譜輻亮度校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理軟件包的計(jì)算機(jī)。所述光柵光譜儀含有濾光片、狹縫、平場(chǎng)凹面光柵、面陣EMCCD；所述光源組件包含一維移動(dòng)平臺(tái)，用于標(biāo)定光柵光譜儀的高溫黑體、白光光源、高壓汞燈和脈沖開(kāi)關(guān)，高溫黑體、白光光源和高壓汞燈一字排列安裝在一維移動(dòng)平臺(tái)上且三者的發(fā)光面均位于同一個(gè)平面即標(biāo)定面；標(biāo)定時(shí)，推動(dòng)一維移動(dòng)平臺(tái)使高溫黑體、白光光源、高壓汞燈的發(fā)光面的中心逐個(gè)對(duì)準(zhǔn)脈沖開(kāi)關(guān)的中心，脈沖開(kāi)關(guān)的中心與所述耦合透鏡的中心正對(duì)；

所述耦合透鏡為凸透鏡，所述陣列光纖束的輸入端為單根光纖，輸出端含有n根按一字排列的光纖,n≥10，n的取值取決于所述狹縫的長(zhǎng)度；耦合透鏡通過(guò)光纖連接器與陣列光纖束的輸入端相連；陣列光纖束和狹縫長(zhǎng)度相同且平行正對(duì)，平場(chǎng)凹面光柵的刻線方向與陣列光纖束和狹縫的長(zhǎng)度方向垂直，同時(shí)與面陣EMCCD的長(zhǎng)度方向一致；

當(dāng)對(duì)被測(cè)脈沖光源校準(zhǔn)時(shí)，將被測(cè)脈沖光源放置在一維移動(dòng)平臺(tái)上，其發(fā)光面與所述標(biāo)定面重合且發(fā)光面的中心對(duì)準(zhǔn)耦合透鏡的中心；被測(cè)脈沖光源發(fā)出的脈沖光束經(jīng)耦合透鏡耦合到陣列光纖束的輸入端，由陣列光纖束輸出端出射的一列光束照射到濾光片上，經(jīng)濾光后到達(dá)狹縫，由狹縫出射的光束入射到平場(chǎng)凹面光柵上；光束經(jīng)平場(chǎng)凹面光柵色散后聚焦到面陣EMCCD的光敏面上并形成n行線光譜，面陣EMCCD將接收到的線光譜信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后送入計(jì)算機(jī)；

計(jì)算機(jī)帶有存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)采集卡且內(nèi)置有光譜輻亮度校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理軟件包，存儲(chǔ)器存有波長(zhǎng)標(biāo)定數(shù)據(jù)庫(kù)、光譜輻亮度修正系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、光譜輻亮度標(biāo)定數(shù)據(jù)庫(kù)和校準(zhǔn)過(guò)程中所用的已知參數(shù)：其中，波長(zhǎng)標(biāo)定數(shù)據(jù)庫(kù)為通過(guò)高壓汞燈獲得的面陣EMCCD像元列j所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ_j數(shù)據(jù)表；光譜輻亮度修正系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)為通過(guò)高溫黑體獲得的面陣EMCCD像元列j所對(duì)應(yīng)的光譜輻亮度修正系數(shù)K(λ_j)數(shù)據(jù)表，光譜輻亮度標(biāo)定數(shù)據(jù)庫(kù)為通過(guò)白光光源獲得的面陣EMCCD像元列j所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)光譜輻亮度L_CC(λ_j)數(shù)據(jù)表；

光譜輻亮度校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理軟件包包括菜單模塊、采集模塊、計(jì)算模塊：