一种AOTF同一幅图中光谱不均匀的解决方法及装置

摘要

本发明涉及AOTF光谱成像技术领域，更具体而言，涉及一种AOTF同一幅图中光谱不均匀的解决方法及装置，主要用来解决AOTF成像中同一幅图的光谱不均匀，是一种通过后续数据处理实现光谱修正的方法；本发明通过公式得出在任意驱动频率f、任意CCD的x方向的象元x_i对应AOTF衍射的中心波长；本发明主要应用在AOTF光谱成像方面，与现有的AOTF成像光谱相比，同一幅图光谱的平均误差可降低一个数量级，明显提高了AOTF的光谱测量精度。

主权项

一种AOTF同一幅图中光谱不均匀的解决方法，其特征在于：首先设置一套装置，该装置包括前置光学系统、第一偏振片、光阑、AOTF、第二偏振片、成像透镜、CCD和计算机，所述前置光学系统由第一透镜、第二透镜和第三透镜组成，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第一偏振片、光阑、AOTF、第二偏振片、成像透镜、CCD和计算机依次排列；所述第一偏振片和第二偏振片的偏振方向正交；上述装置中，在AOTF的光谱范围和角度范围内，对于任何驱动频率f下，入射角α与该情况下衍射中心波长λ(f,α)都可以近似为抛物线关系，具体为：（1）上式中，λ(f,α)是驱动频率为f、入射角为α时AOTF衍射光中心波长；λ₀(f )是驱动频率为f、垂直入射AOTF时衍射光中心波长；所述λ₀(f )为AOTF出厂时自带，或者采用复色光垂直入射AOTF并由高分辨率光谱仪测得；所述A采用如下步骤获得：将AOTF放置在高精密角度测量装置上分别使AOTF在光谱范围内的n个驱动频率f₁、f₂、f₃ ...f_n下工作，对于每一种驱动频率f_n下，平行的复色光通过AOTF衍射，并由高分辨率光谱仪得到不同入射角α下的衍射波长λ(f_n,α)，对α和λ(f_n,α)进行最小二乘法拟合，并要求二次曲线必过[α=0, λ₀(f_n)]点，拟合后获得的A_n，A_n为（1）式中A，可近似表示为：（2）上述（2）式中的B和C可由前面获得的n个（λ₀(f₁), A₁）、（λ₀(f₂), A₂）、（λ₀(f₃), A₃）...（λ₀(f_n), A_n）采用最小二乘法拟合获得，结合上述（1）式和（2）式可得：（3）由于CCD放置在成像透镜的焦点上，所以CCD的象元x_i与入射角α和成像透镜的焦距F的关系为：（4）上式中，l为CCD象元的边长；i为以CCD中心为0在衍射方向象元x_i的序号；λ(f,α)中λ是有关f和α的函数，λ(f, x_i)中λ是有关f和象元x_i序号i的函数，因此将上述（4）式带入（3）式即可得到任意驱动频率f、任意CCD的象元x_i 对应AOTF衍射的中心波长：（5）。