用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置和改正方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例涉及一种用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置和改正方法，该方法包括：将定标光源和扩散片切入窄带滤光器所在的光路；通过所述窄带滤光器扫描所述定标光源的光谱；根据所述定标光源的光谱确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移；将所述定标光源和扩散片移出所述光路；通过所述窄带滤光器扫描观测目标的光谱；根据所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移校准所述观测目标的光谱，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息。本发明专利技术实施例可用于天地基的小口径大视场的太阳观测，如全日面光球色球像，也可用于天地基的日冕仪观测，最终实现精确的波长和速度场本底标定，还可用于基于窄带滤光器的小口径大视场的对地遥感观测。

Measuring device and correction method for drift of different field of view of narrow-band filter

The embodiment of the invention relates to a method for narrowband filter with different wavelength drift field measurement device and correction method, the method includes: the calibration light source and light diffusion sheet into narrowband filter in spectrum; through the narrowband filter scanning the calibration light source; according to the spectral calibration light source to determine the wavelength drift of narrowband filter in different field; the calibration light source and light diffusion sheet out of the road; the narrowband filter through the spectral scanning observation target; according to the wavelength drift calibration in different field under the narrowband filter of the target, get the observation of the target real spectrum and velocity information. The observation of small diameter and large field of view the embodiment of the invention can be used for space groups, such as full disk photospheric and chromospheric like, coronograph observation can also be used for earth based, finally realize the precise wavelength and velocity field of the calibration, but also can be used for small caliber and large field of view based on the narrowband filter for remote sensing.

【技术实现步骤摘要】
用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置和改正方法
本专利技术涉及遥感成像领域，包括对地或天文目标的遥感成像，尤其涉及一种用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置和改正方法。
技术介绍
在遥感观测领域，如空间对地观测或空间、地基的天文观测，经常用窄带滤光器在某条吸收线或发射线开展窄带成像观测，以得到观测目标更为丰富的信息。比如太阳观测中，可见光波段连续谱均形成在光球，若想实现太阳高层大气如色球的观测，只能在色球吸收线的线心附近观测。绝大多数窄带滤光器如窄带的干涉滤光片、Lyot滤光器、法布里－珀罗等都是基于干涉原理实现窄带滤光。此类器件在使用时遇到的一个问题就是不同方向的光线在透过窄带滤光器后的仪器轮廓峰值不同。例如，在太阳观测中，滤光器要么放在准直光路，要么放在远心光路。在准直光路中，探测器接收的不同视场的信息经过窄带滤光器的光程并不相同，这会造成不同视场的滤光器透过峰值位置不同，一般称为不同视场的波长漂移。对于远心光路，尽管不同视场经过滤光器的角度一样，理论上不存在不同视场的波长漂移，实际上受光学表面加工精度的影响，整个光路内存在波长漂移。窄带滤光器引起的波长漂移对观测数据的波长定标十分重要，因为波长定标不准会导致由波长信息推导的物理参数如速度场精度不高。对于小视场大口径的太阳观测，因观测视场较小，一般选择日面中心的宁静区，随机晃动望远镜，多帧叠加后得到均匀的不同视场波长一致的定标数据，用于推算窄带滤光器不同视场引起的波长漂移。但是对于大口径小视场的太阳观测，如全日面光球或色球、日冕观测，无法推算窄带滤光器不同视场引起的波长漂移。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置和改正方法，可以用于天地基的小口径大视场的太阳观测，如全日面光球色球像，也可以用于天地基的日冕仪观测，最终实现精确的波长和速度场本底标定，还可用于基于窄带滤光器的小口径大视场的对地遥感观测。第一方面，本专利技术实施例提供了一种用于窄带滤光器不同视场波长漂移的改正方法，该方法包括：将定标光源和扩散片切入窄带滤光器所在的光路，其中，所述定标光源用于生成与所述窄带滤光器的观测谱线一致的光谱，所述扩散片用于将所述定标光源自身的空间特征平滑，得到具有发射角的均匀的面光源，以及减少所述定标光源自身速度引起的波长漂移；通过所述窄带滤光器扫描所述定标光源的光谱；根据所述定标光源的光谱确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移；将所述定标光源和扩散片移出所述光路；通过所述窄带滤光器扫描观测目标的光谱；根据所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移校准所述观测目标的光谱，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息，其中，所述观测目标的真实光谱为改正所述扫描观测目标光谱的波长漂移后的光谱。在一个可能的实施例中，所述根据所述定标光源的光谱确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移，包括：通过探测器接收所述定标光源的光谱；对所述探测器的每个探测点得到的所述定标光源的光谱通过高斯轮廓或内插方法进行拟合，得到所述每个探测点对应的所述定标光源光谱的线心位置；根据所述定标光源光谱的线心位置确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移。在一个可能的实施例中，所述根据所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移校准所述观测目标的光谱，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息，包括：通过所述探测器接收所述观测目标的光谱；对所述探测器的每个探测点得到的所述观测目标的光谱通过高斯轮廓或内插方法进行拟合，得到所述每个探测点对应的所述观测目标光谱的线心位置；在所述每个探测点得到的所述观测目标光谱的线心位置的基础上，减去所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息。在一个可能的实施例中，所述高斯轮廓拟合通过如下公式实现：其中，y(λ)为高斯轮廓函数，a为高斯曲线的峰高，λc为高斯曲线的峰位置，b为高斯曲线的半宽高，c为常数项，所述峰位置λc代表所述定标光源光谱或所述观测目标光谱谱线线心的位置。第二方面，本专利技术实施例提供了一种用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置，该包括：定标光源、扩散片、望远系统、窄带滤光器、探测器以及数据采集和处理系统。所述定标光源，用于生成与所述窄带滤光器的观测谱线一致的光谱；所述扩散片，用于将所述定标光源自身的空间特征平滑，得到具有发射角的均匀的面光源，以及减少所述定标光源自身速度引起的波长漂移；所述望远系统和所述窄带滤光器，用于扫描所述定标光源或观测目标光谱；所述探测器，用于接收所述定标光源或所述观测目标的光谱；所述数据采集和处理系统，用于采集所述探测器的每个探测点的数据，以及根据所述定标光源的光谱确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移，并根据所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移校准所述观测目标的光谱，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息，其中，所述观测目标的真实光谱为改正所述扫描观测目标光谱的波长漂移后的光谱。在一个可能的实施例中，所述定标光源为人造光源或天然光源，其中，所述人造光源为可调谐激光器、定标汞灯中的至少一种；所述天然光源为太阳上的多个吸收谱或发射谱中的至少一种。在一个可能的实施例中，所述扩散片为透射式或反射式扩散片中的一种，所述扩散片具体为大角度的乳白玻璃、毛玻璃、小角度的全息或工程散射片中的至少一种。在一个可能的实施例中，所述窄带滤光器为Lyot双折射滤光器、法布里－珀罗滤光器或可调谐的干涉滤光片中的一种。在一个可能的实施例中，该装置还包括：消杂散光光阑，所述消杂散光光阑用于将所述扩散片引入的额外杂散光减少，提高所述窄带滤光器不同视场波长漂移的测量精度。基于上述技术方案，本专利技术实施例提供的用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置和改正方法，针对小口径大视场的窄带成像遥感观测，通过扩散片将定标光源(天然或人工发射或吸收线光源)扩散，消除定标光源空间强度、空间速度场的光谱不均匀性，扩散光经望远系统和窄带滤光器系统后照亮整个探测器靶面，通过消杂散光光阑将引入扩散片后引入的额外杂散光消除到最小程度，通过窄带滤光器的波长调节装置扫描扩散光的谱线轮廓，然后通过内插或高斯拟合的方法拟合出探测器不同视场处的真实线心位置，最终得到滤光器在不同视场处的波长漂移。该专利技术涉及的扩散片可以为透射式的，也可以为反射式的；扩散片可以为乳白玻璃、毛玻璃、也可以为全息或工程散射片。本专利技术实施例提供的测量和处理方法简便易行，可广泛用于法布里－珀罗、Lyot类型的窄带滤光器不同视场的波长漂移测量，对基于窄带成像观测设备的高精度波长定标和速度场测量具有十分重要的意义。本专利技术既可以用于地面窄带成像观测的常规定标装置，精心设计后也可以用于空间窄带成像观测的星上定标装置。不仅可以用于小口径大视场的太阳观测，如全日面光球色球像，也可以用于日冕仪窄带观测不同视场的波长漂移，最终实现精确的波长和速度场本底标定。此外，本专利技术也可用于改正扫描成像光谱仪(如光栅光谱仪)引起的波长漂移，实现精确的波长和速度场标定。附图说明图1为本专利技术实施例提供的用于窄带滤光器不同视场波长漂移的测量装置结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的用于窄带滤光器不同视场波长漂移的改正方法流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的测量装置扫描的两维光谱图；图4为本专利技术实施例提供的不同视场本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于窄带滤光器不同视场波长漂移的改正方法，其特征在于，所述方法包括：将定标光源和扩散片切入窄带滤光器所在的光路，其中，所述定标光源用于生成与所述窄带滤光器的观测谱线一致的光谱，所述扩散片用于将所述定标光源自身的空间特征平滑，得到具有发射角的均匀的面光源，以及减少所述定标光源自身速度引起的波长漂移；通过所述窄带滤光器扫描所述定标光源的光谱；根据所述定标光源的光谱确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移；将所述定标光源和扩散片移出所述光路；通过所述窄带滤光器扫描观测目标的光谱；根据所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移校准所述观测目标的光谱，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息，其中，所述观测目标的真实光谱为改正所述扫描观测目标光谱的波长漂移后的光谱。

【技术特征摘要】
1.一种用于窄带滤光器不同视场波长漂移的改正方法，其特征在于，所述方法包括：将定标光源和扩散片切入窄带滤光器所在的光路，其中，所述定标光源用于生成与所述窄带滤光器的观测谱线一致的光谱，所述扩散片用于将所述定标光源自身的空间特征平滑，得到具有发射角的均匀的面光源，以及减少所述定标光源自身速度引起的波长漂移；通过所述窄带滤光器扫描所述定标光源的光谱；根据所述定标光源的光谱确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移；将所述定标光源和扩散片移出所述光路；通过所述窄带滤光器扫描观测目标的光谱；根据所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移校准所述观测目标的光谱，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息，其中，所述观测目标的真实光谱为改正所述扫描观测目标光谱的波长漂移后的光谱。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述定标光源的光谱确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移，包括：通过探测器接收所述定标光源的光谱；对所述探测器的每个探测点得到的所述定标光源的光谱通过高斯轮廓或内插方法进行拟合，得到所述每个探测点对应的所述定标光源光谱的线心位置；根据所述定标光源光谱的线心位置确定所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移校准所述观测目标的光谱，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息，包括：通过所述探测器接收所述观测目标的光谱；对所述探测器的每个探测点得到的所述观测目标的光谱通过高斯轮廓或内插方法进行拟合，得到所述每个探测点对应的所述观测目标光谱的线心位置；在所述每个探测点得到的所述观测目标光谱的线心位置的基础上，减去所述窄带滤光器在不同视场下的波长漂移，得到所述观测目标的真实光谱和速度场信息。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述高斯轮廓拟合通过如下公式实现：

【专利技术属性】
技术研发人员：白先勇，冯志伟，张志勇，邓元勇，杨潇，张洋，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：北京,11