微弱光信号光谱的快速测试装置及方法

摘要

本发明提出一种微弱光信号光谱的快速测试装置及方法，在分光型光谱测量系统的光源光谱功率分布测试方法的基础上，采用面阵CCD替代原有的线阵CCD，可以对微弱光信号同时完成多次测量，通过对测量结果的处理，可以提高输出信号的强度，同时又去除了随机噪声，实现了微弱光信号光谱功率分布的快速测量。本发明微弱光信号光谱快速测量方法测量速度快，精度高，操作简单，通用性强，为其他类型光谱仪的光谱测试提供了技术支持。

主权项

一种微弱光信号光谱快速测试方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将标准灯放置在升降平台上，调节升降平台位置，使得标准灯的灯丝中心对准光栅分光系统的入射狭缝中心；打开标准灯开关，缓慢调节标准灯电流至额定电流，标准灯发出的光首先进入光栅分光系统，形成一系列按波长排列的光谱信号，光谱信号投射在光谱数据采集系统的面阵CCD探测器上；待标准灯稳定10分钟后，通过计算机数据处理系统采集并存储面阵CCD探测器各像元输出的电压信号V(x_i,λ_j)，其中i＝1,2,……,n；j＝1,2,……,m，n、m分别对应面阵CCD探测器n×m像元的行数和列数；步骤2：缓慢关闭并移开标准灯，将待测光源安装在升降平台上，调节升降平台位置，使得待测光源的灯丝中心对准光栅分光系统的入口狭缝中心；打开待测光源，待测光源发出的光首先进入光栅分光系统，形成一系列按波长排列的光谱信号，光谱信号投射在光谱数据采集系统的面阵CCD探测器上；通过计算机数据处理系统采集并存储面阵CCD探测器各像元输出的电压信号V′(x_i,λ_j)，其中i＝1,2,……,n；j＝1,2,……,m，n、m分别对应面阵CCD探测器n×m像元的行数和列数；步骤3：计算机数据处理系统调用存储的测量数据和已知数据，并对测量数据进行以下处理：$S(x_i,{\lambda }_j)=\frac{\Phi \left({\lambda }_j\right)}{V(x_i,{\lambda }_j)}$Φ(x_i,λ_j)＝S(x_i,λ_j)·V′(x_i,λ_j)${\Phi }^{\prime }\left({\lambda }_j\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}\Phi (x_i,{\lambda }_j)$式中，Φ(λ_j)是标准灯在j点波长上的光谱辐射功率，通过调用标准光谱辐射功率表获得；Φ′(λ_j)是待测光源在j点波长上的光谱辐射功率；步骤4：按照公式对步骤3得到的待测光源在j点波长上的光谱辐射功率进行归一化，得到微弱光源全波段的相对光谱功率分布；其中Φ'_max(λ₀)为Φ'(λ_j)，j＝1,2,……,m，中的最大值。