一种光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置，包括：主承力框、激光合束系统、匀光系统和准直系统；其中，激光合束系统包括：定标光源单元组合、分色片组合、反射镜、分束镜和支撑立板；匀光系统包括：积分球和光阑；准直系统包括：反射镜一、反射镜二和滤光片；定标光源单元组合发出的不同定标波长光源通过分色片组合、反射镜和分束镜进行光路合束得到合束光路，最终照入匀光系统；积分球对合束光路进行匀光处理后并通过光阑入射到准直系统；滤光片对匀光处理后的合束光路的光强进行衰减得到衰减光，衰减光依次经过反射镜一和反射镜二准直后发射出去。本发明专利技术实现了光栅光谱仪的星上光谱定标和仪器线形函数监测。

【技术实现步骤摘要】
一种光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置
本专利技术属于光谱定标
，尤其涉及一种光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置。
技术介绍
星上光谱定标是光谱仪类载荷数据定量化应用的基础。除了选用外界定标源(大气吸收线、太阳弗朗和费线)进行星上光谱定标外，越来越多的载荷选用内部定标源进行星上光谱定标。因为内部定标源可以在地面进行仿真测试，而且在轨定标时不需要卫星轨道和姿态的配合，较为方便。MODIS选用积分球光源、滤光轮、单色仪系统和卡塞格林扩束装置组成光谱辐射定标装置。但单色仪系统的缺点是结构复杂，需要增加在轨遥感仪器体积重量，对可靠性要求较高。EnMAP选用卤钨灯+稀土掺杂元素积分球作为内部定标源，宽谱段成像仪则选用了卤钨灯+掺杂镨钕元素漫射玻璃作为内定标光源。这2个载荷都选用了稀土掺杂元素来产生光谱定标时的光谱吸收特性，可达到较高的光谱定标精度，但吸收特性的波长是固定的，光谱仪的光谱范围需要去找寻相对应的有吸收特性波长的稀土元素，定标精度受谱线的分布位置和带宽限制。TOPOMI选用大气吸收线进行星上光谱定标，内定标单元中包含了一个激光二极管和漫反射板对一个较关注的波长进行仪器线形函数监测。激光二极管的波长精度较高，而且可以对波长进行选择。但一个激光二极管只能对应一个波长，无法进行星上光谱定标。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术存在的不足，提供了一种光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置，该装置选用多个不同波长的可调谐激光二极管作为内定标光源，通过激光合束系统、匀光系统和准直系统，实现了光栅光谱仪的星上光谱定标和仪器线形函数监测。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置，包括：主承力框、激光合束系统、匀光系统和准直系统；其中，激光合束系统包括：定标光源单元组合、分色片组合、反射镜、分束镜和支撑立板；匀光系统包括：积分球和光阑；准直系统包括：反射镜一、反射镜二和滤光片；其中，激光合束系统中的定标光源单元组合、分色片组合、反射镜和分束镜均设置于支撑立板上；匀光系统中的光阑用螺钉设置于积分球上；支撑立板、积分球、反射镜一、反射镜二和滤光片均设置于主承力框上；激光合束系统中的定标光源单元组合发出的不同定标波长光源通过分色片组合、反射镜和分束镜进行光路合束得到合束光路，最终照入匀光系统；匀光系统中的积分球对合束光路进行匀光处理后并通过光阑入射到准直系统；准直系统中的滤光片对匀光处理后的合束光路的光强进行衰减得到衰减光，衰减光依次经过反射镜一和反射镜二准直后发射出去。上述光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置中，所述定标光源单元组合包括第一定标光源单元、第二定标光源单元、第三定标光源单元、第四定标光源单元、第五定标光源单元、第六定标光源单元、第七定标光源单元和第八定标光源单元；所述分色片组合包括第一分色片、第二分色片、第三分色片、第四分色片、第五分色片和第六分色片；其中，第一定标光源单元的出射光通过第一分色片反射和分束镜透射，完成合束；第二定标光源单元的出射光通过第二分色片反射、反射镜反射和分束镜反射，完成合束；第三定标光源单元的出射光通过第三分色片反射、第一分色片透射和分束镜透射，完成合束；第四定标光源单元的出射光通过第四分色片反射、第二分色片透射、反射镜反射和分束镜反射，完成合束；第五定标光源单元的出射光通过第五分色片反射、第三分色片透射、第一分色片透射和分束镜透射，完成合束；第六定标光源单元的出射光通过第六分色片反射、第四分色片透射、第二分色片透射、反射镜反射和分束镜反射，完成合束；第七定标光源单元的出射光通过第五分色片透射、第三分色片透射、第一分色片透射和分束镜透射，完成合束；第八定标光源单元的出射光通过第六分色片透射、第四分色片透射、第二分色片透射、反射镜反射和分束镜反射，完成合束；最终实现个不同定标波长光源的合束。上述光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置中，第一定标光源单元、第二定标光源单元、第三定标光源单元、第四定标光源单元、第五定标光源单元、第六定标光源单元、第七定标光源单元和第八定标光源单元的结构一样，均包括：可调谐激光二极管、准直镜、衰减片和电路板及电子学组件；其中，所述电路板及电子学组件与所述可调谐激光二极管相连接；可调谐激光二极管发出的光依次经过准直镜和衰减片后进入分色片组合；其中，每个可调谐激光二极管发出的光的波长各不相同。上述光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置中，所述可调谐激光二极管包括半导体制冷器和测温传感器，通过电流对其温度进行调节；定标时，电路板及电子学组件通过电流改变可调谐激光二极管的温度，在其波长名义值±1nm的波长范围内进行波长扫描，从而提高该波长处的仪器线形函数精度。上述光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置中，所述滤光片对于不同波长的透过率不同；所述的衰减片对可调谐激光二极管能量进行衰减；两者组合设计，实现各定标波长光源的光谱辐亮度均在光谱仪的动态范围内。上述光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置中，所述积分球的材料为黄铜，所述积分球的内表面镀金。上述光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置中，所述光阑的材料为黄铜，所述积分球的内表面镀金。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)本专利技术通过选用不同波长的可调谐激光二极管作为光谱定标光源，可以对需要定标的波长进行选择；相比于单色仪系统，结构简单；相比于普通激光二极管，定标时通过在其波长名义值附近进行小范围的波长扫描，可提高该波长处的仪器线形函数精度；(2)本专利技术通过激光合束系统，将多个定标光路进行合束；可根据光谱仪的谱段范围自行选择定标光源的波长和数量，从而满足光谱定标精度；(3)本专利技术通过光学设计，实现定标光学系统的出瞳与光谱仪光学系统的入瞳相匹配，定标光源出射光的光谱辐亮度均在光谱仪的动态范围内，最终可实现全口径、全视场、全谱段的星上光谱定标和仪器线形函数监测。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术的光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置的结构图；图2为本专利技术的激光合束系统的一个结构图；图3为本专利技术的激光合束系统的另一个结构图；图4为本专利技术的匀光系统和准直系统结构图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置，其特征在于包括：主承力框(1)、激光合束系统(2)、匀光系统(3)和准直系统(4)；其中，/n激光合束系统(2)包括：定标光源单元组合(21)、分色片组合(22)、反射镜(23)、分束镜(24)和支撑立板(25)；匀光系统(3)包括：积分球(31)和光阑(32)；准直系统(4)包括：反射镜一(41)、反射镜二(42)和滤光片(43)；其中，/n激光合束系统(2)中的定标光源单元组合(21)、分色片组合(22)、反射镜(23)和分束镜(24)均设置于支撑立板(25)上；匀光系统(3)中的光阑(32)用螺钉设置于积分球(31)上；支撑立板(25)、积分球(31)、反射镜一(41)、反射镜二(42)和滤光片(43)均设置于主承力框(1)上；/n激光合束系统(2)中的定标光源单元组合(21)发出的不同定标波长光源通过分色片组合(22)、反射镜(23)和分束镜(24)进行光路合束得到合束光路，最终照入匀光系统(3)；匀光系统(3)中的积分球(31)对合束光路进行匀光处理后并通过光阑(32)入射到准直系统(4)；准直系统(4)中的滤光片(43)对匀光处理后的合束光路的光强进行衰减得到衰减光，衰减光依次经过反射镜一(41)和反射镜二(42)准直后发射出去。/n...

【技术特征摘要】
1.一种光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置，其特征在于包括：主承力框(1)、激光合束系统(2)、匀光系统(3)和准直系统(4)；其中，
激光合束系统(2)包括：定标光源单元组合(21)、分色片组合(22)、反射镜(23)、分束镜(24)和支撑立板(25)；匀光系统(3)包括：积分球(31)和光阑(32)；准直系统(4)包括：反射镜一(41)、反射镜二(42)和滤光片(43)；其中，
激光合束系统(2)中的定标光源单元组合(21)、分色片组合(22)、反射镜(23)和分束镜(24)均设置于支撑立板(25)上；匀光系统(3)中的光阑(32)用螺钉设置于积分球(31)上；支撑立板(25)、积分球(31)、反射镜一(41)、反射镜二(42)和滤光片(43)均设置于主承力框(1)上；
激光合束系统(2)中的定标光源单元组合(21)发出的不同定标波长光源通过分色片组合(22)、反射镜(23)和分束镜(24)进行光路合束得到合束光路，最终照入匀光系统(3)；匀光系统(3)中的积分球(31)对合束光路进行匀光处理后并通过光阑(32)入射到准直系统(4)；准直系统(4)中的滤光片(43)对匀光处理后的合束光路的光强进行衰减得到衰减光，衰减光依次经过反射镜一(41)和反射镜二(42)准直后发射出去。


2.根据权利要求1所述的光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置，其特征在于：所述定标光源单元组合(21)包括第一定标光源单元(211)、第二定标光源单元(212)、第三定标光源单元(213)、第四定标光源单元(214)、第五定标光源单元(215)、第六定标光源单元(216)、第七定标光源单元(217)和第八定标光源单元(218)；
所述分色片组合(22)包括第一分色片(221)、第二分色片(222)、第三分色片(223)、第四分色片(224)、第五分色片(225)和第六分色片(226)；其中，
第一定标光源单元(211)的出射光通过第一分色片(221)反射和分束镜(24)透射，完成合束；第二定标光源单元(212)的出射光通过第二分色片(222)反射、反射镜(23)反射和分束镜(24)反射，完成合束；第三定标光源单元(213)的出射光通过第三分色片(223)反射、第一分色片(221)透射和分束镜(24)透射，完成合束；第四定标光源单元(214)的出射光通过第四分色片(224)反射、第二分色片(222)透射、反射镜(23)反射和分束镜(24)反射，完成合束；第五定标光源单元(215)的出射光通过第五分色片(225)反射、第三分色片(223)透射、第一分色片(221...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇翔，安宁，石峰，肖大舟，鲁之君，李明，马越，杜国军，欧宗耀，岳鹏远，耿振华，汪勇，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11