[发明专利]光谱权重可调型光谱模拟系统

说明书

技术领域

本发明属于光学领域，涉及一种光谱光源模拟器系统，尤其涉及一种可见、近红外谱线的光谱权重可调型光谱模拟系统。

背景技术

在天文观测中，为了观测各种天体的亮度变化情况，需要研制一种天体观测相机，由于各种天体的组成元素不同，所以，不同天体对太阳光谱的反射曲线也不同。目前国内有两种方法对探测相机的探测能力进行标定：一种是在远离城区的深山中，对国际上公认的、已知星等的恒星进行野外拍照，并采集有关星等数据，通过图像处理对观测相机进行校准与标定。此种方法受到自然环境的影响，有时候连续等待几十天也不一定能获得理想的满足试验的天气条件；另一种标定方法是在实验室用星模拟器对天体观测相机的探测能力进行标定，该方法简单易行，不受自然环境的影响，但该方法不能模拟各种不同天体的辐射特性，导致对探测相机标定不够准确。

随着我国航天技术和天基探测相机的发展，对探测相机的探测能力提出了更精确要求。由于各种天体的发光特性不同(包括星体自身发光或者反射太阳光谱)，所以，对探测相机的探测能力也上升为在不同谱线权重下相机的探测能力。由于实验室的星模拟器使用氙灯光源或者卤钨灯光源，模拟出来的星点谱线单一，当星点谱线的峰值波长与探测相机探测器响应峰值波长相对应时，标定出的探测相机的探测能力可能会很高，但当实际拍摄同一星等的天体时，由于天体的谱线峰值波长不同于探测相机探测器响应峰值波长相差较远，将很有可能探测不到该星点；同样，当模拟出来的星点谱线峰值波长位置与探测相机探测器响应峰值波长相差较远时，标定出的探测相机的探测能力会偏低，比如，标定一台探测相机只能探测到8等星，但在外场实验时，该相机可能探测到比8等星更暗的9等星或者更高，原因就是因为该9等星的辐射光谱与探测器的响应光谱比较接近。所以，在实验室乃至在地面对探测相机探测能力标定中必须考虑光谱匹配问题，传统使用的两种探测相机标定的方法均不能模拟不同光谱权重的光谱，此问题已经上升为探测相机探测能力标定的主要矛盾。所以，需要研制一种光谱权重可调谐型复合光源，以满足对探测相机在各种谱线分布下对探测能力的高精度标定。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种可实时监测光谱模拟系统模拟出来的光谱辐亮度和光谱权重的光谱权重可调型光谱模拟系统。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种光谱权重可调型光谱模拟系统，其特殊之处在于：所述光谱权重可调型光谱模拟系统包括光源系统、分光系统、光强调节系统、光谱混合与监测系统以及控制系统；所述分光系统、光强调节系统以及光谱混合与监测系统依次设置于光源系统的出射光路上；所述控制系统分别与光源系统、光强调节系统以及光谱混合与监测系统相连。

上述光源系统包括氙灯光源、抛物面聚光镜、狭缝光阑以及准直透镜；所述氙灯光源设置在由抛物面聚光镜所形成的凹腔中；所述狭缝光阑以及准直透镜依次设置在经抛物面聚光镜反射后的出射光路上。

上述分光系统包括闪耀光栅以及汇聚透镜；所述闪耀光栅设置在经准直透镜后的出射光路上；所述汇聚透镜设置在闪耀光栅的出射光路上。

上述光强调节系统包括入射光纤阵列、光强调节器以及出射光纤阵列；所述入射光纤阵列设置在经汇聚透镜后的出射光路上，所述入射光纤阵列的入射端与汇聚透镜的像方焦平面重合；所述光强调节器设置在入射光纤的出射光路上；所述出射光纤阵列设置在光强调节器的出射光路上。

上述光强调节器包括电动可变光阑以及中继透镜；所述电动可变光阑以及中继透镜依次设置在经入射光纤阵列后的出射光路上。

上述光谱混合与监测系统包括积分球、光谱辐亮度计探头以及手动可变光阑；所述积分球设置在出射光纤阵列的出射光路上；所述光谱辐亮度计探头设置在积分球内壁上；所述手动可变光阑设置在积分球的出口处。

上述控制系统包括氙灯控制器、光强调节器控制器和光谱辐亮度计控制器；所述氙灯控制器与氙灯光源相连；所述光强调节器控制器光强调节器相连；所述光谱辐亮度计控制器与积分球相连并用于监视积分球的输出的光谱辐亮度值和光谱分布曲线。

上述中继镜是口径是Φ8mm、焦距是5mm的透镜。

上述狭缝光阑是矩形光阑，所述矩形光阑的尺寸是1mm×4mm；所述准直透镜是口径为Φ50mm、焦距为150mm的透镜；所述闪耀光栅的光栅常数为3.33×10^-3mm，闪耀波长为0.5μm，闪耀角为4.3°，有效刻画面积为64mm×64mm；所述汇聚透镜是口径为Φ100mm，焦距为300mm的透镜。