光栅式成像光谱仪相对光谱响应度测试方法

摘要

本发明公开了一种成像光谱仪光谱响应度测试方法，属于光学计量与测试领域。由于光栅式成像光谱仪集成了光学成像系统和光谱分光系统的特征，因此光栅式成像光谱仪光学系统的成像质量及畸变等对成像光谱仪光谱响应度的影响也至关重要，因此只测试CCD光电探测器的光谱响应度远远不能满足成像光谱仪的测试要求。本发明实现了光栅式成像光谱仪光谱响应度的准确测试。该测试方法解决了目前光栅式成像光谱仪的光谱响应度无法准确测试的难题，填补了光栅式成像光谱仪光谱响应度测量领域的空白，其主要优点是操作简单、易于实现。

主权项

一种光栅式成像光谱仪相对光谱响应度测试方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：第1步，将积分球标准光源系统、含有一个平面反射镜和一个离轴抛物面镜的光学准直系统、被测光栅式成像光谱仪放置在光学平台上，其中，平面反射镜和离轴抛物面镜通过各自的三维可调支架支撑，光栅式成像光谱仪的输出端通过电缆与内置了测量软件包的计算机相连，所述测量软件包分为界面模块、存储模块、采集模块和测试模块，界面模块上设置有开始按钮、结果显示按钮和参数设置栏，存储模块中保存了标准光谱辐射功率表，该表是在积分球标准光源波长范围内以Δλ为步长所对应的一组标准光谱辐射功率Ф(λ_t)；第2步，打开光栅式成像光谱仪和计算机的电源开关，光栅式成像光谱仪和计算机初始化后，打开积分球标准光源系统的电源开关，按压相应的电压值调节按钮，使积分球标准光源发出的光辐射信号强度满足测试要求，调节平面反射镜的三维可调支架，使积分球标准光源发出的光辐射信号均匀地照射在平面反射镜的中心区域；调节离轴抛物面镜的三维可调支架，使离轴抛物面镜的焦点与积分球光源系统的中心重合，当积分球光源发出的均匀光辐射信号经过平面反射镜反射后，通过离轴抛物面镜的准直和扩束，形成大口径平行出射光束并充满光栅式成像光谱仪的入口；第3步，通过计算机界面模块的参数设置栏，输入测试所需的波长范围、波长间隔，然后点击开始测试按钮，计算机采集模块自动采集被测光栅式成像光谱仪输出的一组电压信号V(x_i，λ_j)并将该组信号存放到存储模块中，其中i＝1，2，......，n；j＝1，2，......，m，n、m分别对应光栅式成像光谱仪中面阵CCD探测器n×m像元的行数和列数；第4步，计算机的测试模块调用存储模块中的测量数据和已知数据并对测量数据进行以下处理：4.1根据以下公式计算所述电压信号V(x_i，λ_j)中每个信号所对应的光谱响应度S(x_i，λ_j)：$S(x_i,{\lambda }_j)=q·\frac{\Phi (x_i,{\lambda }_j)}{V(x_i,{\lambda }_j)}$Ф(x_i，λ_j)＝kФ(λ_j)式中，Ф(λ_j)是积分球标准光源在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；Ф(x_i，λ_j)是第i行第j列CCD像元的光谱功率，k为一个常数，q为测试系统的固定修正因子；4.2计算机的测试模块按下式对所述光谱响应度S(x_i，λ_j)进行归一化处理，得到光栅式成像光谱仪的相对光谱响应度R(x_i，λ_j)：$R(x_i,{\lambda }_j)=\frac{S(x_i,{\lambda }_j)}{S(x_0,{\lambda }_0)}$上式中，S(x₀，λ₀)为光谱响应度S(x_i，λ_j)中的最大光谱响应度；第5步，点击计算机界面模块的结果显示按钮，存储模块将所述相对光谱响应度R(x_i，λ_j)以电子表格形式保存在计算机的存储器中，并根据这组数据绘制出所述相对光谱响应度R(x_i，λ_j)以x，λ，R为坐标轴的立方体图形。