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基于中阶梯光栅的波长定标方法研究

毛靖华 王咏梅 石恩涛 张仲谋 江芳

毛靖华, 王咏梅, 石恩涛, 张仲谋, 江芳. 基于中阶梯光栅的波长定标方法研究[J]. 中国光学(中英文), 2017, 10(3): 376-382. doi: 10.3788/CO.20171003.0376
引用本文: 毛靖华, 王咏梅, 石恩涛, 张仲谋, 江芳. 基于中阶梯光栅的波长定标方法研究[J]. 中国光学(中英文), 2017, 10(3): 376-382. doi: 10.3788/CO.20171003.0376
MAO Jing-hua, WANG Yong-mei, SHI En-tao, ZHAGN Zhong-mou, JIANG Fang. Spectral calibration based on echelle[J]. Chinese Optics, 2017, 10(3): 376-382. doi: 10.3788/CO.20171003.0376
Citation: MAO Jing-hua, WANG Yong-mei, SHI En-tao, ZHAGN Zhong-mou, JIANG Fang. Spectral calibration based on echelle[J]. Chinese Optics, 2017, 10(3): 376-382. doi: 10.3788/CO.20171003.0376

基于中阶梯光栅的波长定标方法研究

doi: 10.3788/CO.20171003.0376
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 41005013

详细信息
    作者简介:

    毛靖华(1990-), 女, 河南驻马店人, 博士, 主要从事星载光学仪器地面定标方面的研究。E-mail:renne1230@126.com

    王咏梅(1967—),女,贵州人,博士,研究员,主要从事中高层大气、电离层光学遥感仪器研制和数据应用方面的研究。E-mail:wym@nssc.ac.cn

    通讯作者:

    王咏梅, E-mail:wym@nssc.ac.cn

  • 中图分类号: TG502.33;TH744

Spectral calibration based on echelle

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 41005013

  • 摘要: 波长定标是仪器遥感数据定量化的前提和基础。针对星载大气微量成分探测仪视场大、波长宽、空间分辨率和波长分辨率高的特点,建立了基于中阶梯衍射光栅的波长定标装置。中阶梯光栅因其较少的线密度和较大的闪耀角工作在较高的闪耀级次,光谱范围宽且具有较高的分辨率,可在工作波段内一次性输出多条分布较为均匀的谱线,克服了传统定标方式的缺点,提高了定标精度。本文首先介绍了波长定标装置的工作原理,接着利用该装置对高光谱大气微量成份探测仪进行波长定标,通过寻峰和回归分析给出载荷的波长定标方程,并利用标准汞灯谱线对定标结果进行检验。结果表明:高光谱大气微量成份探测仪的像元和波长近似满足线性分布规律,定标不确定度为0.025 8 nm,汞灯特征谱线的定标值和标准值偏差最大不超过0.043 5 nm,证明了定标结果的准确性。

     

  • 图 1  波长定标装置结构图

    Figure 1.  Structural diagram of spectral calibration equipment

    图 2  波长定标装置输出的光谱图

    Figure 2.  Spectrum of the calibration equipment

    图 3  实验装置示意图

    Figure 3.  Schematic diagram of spectral calibration experiment

    图 4  462.46 nm的像元和响应关系图

    Figure 4.  Pixels signal at the wavelength of 462.46 nm

    图 5  星载大气微量成分探测仪在中心视场的回归直线

    Figure 5.  Regression line in center area of FOV obtained by hyperspectral imaging spectrometer

    图 6  回归直线残差图

    Figure 6.  Residual plot of the regression line

    图 7  校验装置图

    Figure 7.  Schematic diagram of calibration equipment

    表  1  L2479的主要辐射特性

    Table  1.   Radiation characteristic of L2479

    型号功率/W弧长/mm光强μW/cm2.nm@50 cm
    λ 440 nm
    L24793003.05.06
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    表  2  定标装置的中心波长及分辨率

    Table  2.   Central wavelength and spectral resolution of the equipment

    衍射级次中心波长/nm光谱分辨率/nm
    64375.798 380.045 321 30
    63381.749 510.048 817 80
    62387.895 800.049 600 35
    61394.273 750.049 250 70
    60400.854 400.049 650 30
    59407.637 760.049 716 90
    58414.654 170.049 567 05
    57421.945 580.050 366 25
    56429.456 200.053 846 10
    55437.251 770.050 932 35
    54445.359 620.055 927 35
    53453.745 170.053 246 70
    52462.462 390.057 459 15
    51471.542 920.056 809 80
    50480.961 760.056 443 50
    49490.780 220.057 559 05
    48500.994 200.058 424 85
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    表  3  波长定标不确定度分析

    Table  3.   Uncertainty analysis of spectral calibration

    σ1/nmσ2/nmσ3/nmσ/nm
    0.010.017 20.016 50.025 84
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    表  4  定标波长与标准波长的对比

    Table  4.   Comparison of the calculated value and standard values

    标准波长/nm定标波长/nm偏差绝对值/nm
    435.833 5435.794 80.038 7
    407.783 7407.774 90.008 7
    404.656 5404.613 00.043 5
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-01-12
  • 修回日期:  2017-03-28
  • 刊出日期:  2017-06-01

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