基于成像光谱仪的超越探测器动态范围探测的方法

摘要

基于成像光谱仪的超越探测器动态范围探测的方法，涉及遥感成像光谱仪空间探测领域，解决了现有分波段（通道）探测法存在的过程复杂、研制成本高的问题，该方法为：步骤i：确定空间探测目标的光谱辐射分布特性L(λ)；步骤ii：对成像光谱仪光学系统中的各光学元件进行选择性镀膜；步骤iii：计算成像光谱仪中的探测器对应各光谱信号输出电子数的理论值S_e(λ)；步骤iv：在成像光谱仪的光学系统中加入具有特定光谱透过率功能的滤光片，滤光片的理想光谱透过率τ_filter(λ)为：k为比例系数，0.8<k<0.95。本发明使高量级动态范围的大气散射信号通过成像光谱仪光学系统后降低到探测器像面能探测的动态范围上，实现了超越探测器动态范围的探测，可靠性高、研制成本低。

主权项

基于成像光谱仪的超越探测器动态范围探测的方法，其特征在于，该方法的条件和步骤如下：步骤i：确定空间探测目标的光谱辐射分布特性，即成像光谱仪入瞳处的光谱辐亮度分布L(λ)；步骤ii：对成像光谱仪光学系统中的各光学元件进行选择性镀膜，反射光学元件镀紫外增反膜，透射光学元件镀紫外增透膜；步骤iii：利用成像光谱仪入瞳处的光谱辐亮度分布L(λ)测量得到成像光谱仪光学系统的紫外光谱信号的传输效率τ_o(λ)及探测器的相关参数，在保证弱紫外光谱信号能探测的前提下，设计积分时间t_int，计算成像光谱仪中的探测器对应各光谱信号输出电子数的理论值S_e(λ)；步骤iii中，成像光谱仪中的探测器对应各光谱信号输出电子数的理论值S_e(λ)的计算式为：$S_e\left(\lambda \right)=\frac{\pi A_d{t}_{\mathrm{imt}}\lambda }{4\mathrm{hc}}{\left(\frac{D}{f^{\prime }}\right)}^2{\int }_{\lambda }^{\lambda +\mathrm{\Delta \lambda }}L\left(\lambda \right){\tau }_o\left(\lambda \right)\eta \left(\lambda \right)\mathrm{d\lambda }$其中，A_d为探测器像元的面积，t_int为积分时间，λ为波长，h＝6.63×10^‑34J·s为普朗克常数，c＝3×10⁸m/s为光速，D/f′为成像光谱仪光学系统的相对孔径，η(λ)为探测器在波长λ处的量子效率；步骤iv：在成像光谱仪的光学系统中加入具有特定光谱透过率功能的滤光片，滤光片的理想光谱透过率τ_filter(λ)为：${\tau }_{\mathrm{filter}}\left(\lambda \right)=\left\{\begin{array}{cc}1& S_e\left(\lambda \right)\le {\mathrm{kS}}_{\mathrm{SAT}}\\ k\frac{S_{\mathrm{SAT}}}{S_e\left(\lambda \right)}& S_e\left(\lambda \right)>{\mathrm{kS}}_{\mathrm{SAT}}\end{array}\right.$其中，k为比例系数，0.8＜k＜0.95，k决定探测器输出最大电子数S_e(λ)与饱和电子数S_SAT的关系。