[發(fā)明專利]一種光學電荷耦合器件絕對光譜響應標定系統(tǒng)及標定方法

在審

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• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110749424A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發(fā)明（設計）人: 張琛;張惠鴿;劉浩;楊為明;章歡;王哲斌;宋天明;王鵬;楊冬
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01J3/28
• 代理公司: 11357 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 張明利

本發(fā)明涉及一種光學電荷耦合器件絕對光譜響應標定系統(tǒng)及標定方法，屬于光學電荷耦合器件標定技術領域，所述標定系統(tǒng)沿著光線的傳輸路徑依次包括標準積分球光源、帶通濾片轉輪和待標定CCD，其中，帶通濾片轉輪包括多個濾片，本發(fā)明利用多個濾片解譜的方法，有效地降低了待標定CCD光譜響應標定中對光源系統(tǒng)單色化的需求，利用多個濾片組合便可實現(xiàn)光譜儀與積分球組合的功能，簡化了標定系統(tǒng)的結構和成本，標定方法簡便高效，性能穩(wěn)定可靠，能夠較大程度縮短標定時間，提升實驗效率。

技術領域

本發(fā)明屬于光學電荷耦合器件標定技術領域，具體地說涉及一種光學電荷耦合器件絕對光譜響應標定系統(tǒng)及標定方法。

背景技術

光學電荷耦合器件(簡稱CCD)具有面均勻性高、系統(tǒng)噪聲小、記錄速度快、可靠性強等優(yōu)點，其在科學研究領域已經成為最重要的實驗圖像讀取與記錄設備，常常與光學成像系統(tǒng)、光譜儀、光學條紋管等設備耦合開展精密實驗研究。絕對光譜響應曲線是光學CCD的一個重要特性，通過對絕對光譜響應的精密標定能夠在實驗中獲得諸如光源絕對強度、光譜絕對亮度等信息，從而極大拓展CCD在科學研究領域的應用，提升其定量化能力。

基于上述具體需求，建立CCD光譜響應絕對標定系統(tǒng)和方法具有重要的意義。目前，國內外標定系統(tǒng)主要由可見光穩(wěn)定光源、光譜儀、積分球、光功率計、操控平臺以及待標定器件(即CCD)等六部分組成，如圖1所示。標定時，利用光譜儀選擇特定波長將白光光源單色化，而后進入積分球系統(tǒng)進行空間勻滑處理，從而在位于積分球輸出口的CCD記錄面上產生輻亮度均勻的單色光。通過安裝在積分球其他出口的光功率計獲得單色光的功率密度，并最終結合CCD計數(shù)強度獲得在特定波長下的設備光譜響應。該標定系統(tǒng)和方法的難點在于：其一，標定系統(tǒng)的結構和系統(tǒng)組成比較復雜，光譜儀及積分球的使用使得系統(tǒng)整體成本較高，其普及性受到一定限制；其二，光功率計測量位置的光功率密度與CCD面板處的功率密度或許存在一定差異，所述差異與積分球尺寸及性能有關，體積越緊湊的積分球可能造成的差異越大，從而對標定結果的精度造成一定影響。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的種種不足，為了解決上述問題，現(xiàn)提出一種結構簡單、穩(wěn)定可靠的光學電荷耦合器件絕對光譜響應標定系統(tǒng)及標定方法，在保證實驗數(shù)據(jù)質量的前提下，簡化結構設計，降低成本。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

一種光學電荷耦合器件絕對光譜響應標定系統(tǒng)，沿著光線的傳輸路徑依次包括：

標準積分球光源，其包括積分球和標準光源，所述標準光源發(fā)出的光線通過積分球上的入射口進入積分球，光線在積分球內部漫反射后經出光口出射；

位于出光口處的帶通濾片轉輪，其包括多個濾片，且多個濾片的中心位于同一圓周上，所述出光口的中心軸線與濾片中心所在圓周相切；

和待標定CCD，所述待標定CCD的通光口與出光口對應設置。

進一步，所述標準光源為穩(wěn)定連續(xù)的可見光源，其光譜范圍覆蓋380nm～780nm區(qū)間的可見光波段。

進一步，所述積分球內壁涂有漫反射層。

進一步，所述漫反射層材料為無機鹽及其改進材料或聚氟塑料及其改進材料。

進一步，所述帶通濾片轉輪包括殼體和濾片轉輪，所述濾片位于濾片轉輪上，且濾片轉輪可相對殼體轉動。

進一步，所述殼體的兩側均設有光路通孔，靠近出光口一側的光路通孔與出光口之間通過通光筒連通形成標定光路。

進一步，所述通光筒的直徑不小于出光口的直徑，且通光筒的直徑與光路通孔的直徑相同，所述通光筒的中心軸線與出光口的中心軸線重合。

進一步，轉動濾片轉輪時，位于標定光路上的濾片有且僅有一個，且濾片的尺寸與待標定CCD通光口的尺寸相匹配。