[发明专利]单色仪波长误差校准装置及校准方法

说明书

本发明提供了一种单色仪波长误差校准装置及校准方法，该单色仪波长误差校准装置包括超连续谱激光器、单色仪、干涉组件、探测器、成像单元和控制处理器，单色仪与激光器连接，干涉组件设置在单色仪的正弦驱动机构上，干涉组件用于对单色仪输出的单色光进行干涉以产生干涉条纹，探测器用于采集干涉条纹并显示在成像单元上，控制处理器与单色仪连接，控制处理器用于驱动单色仪的正弦驱动机构反复移动并根据成像单元上的干涉条纹的变化对单色仪的波长误差进行校准。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中单色仪波长校准误差较大且不能进行整个波段校准的技术问题。

技术领域

本发明涉及光学仪器校准技术领域，尤其涉及一种单色仪波长误差校准装置及校准方法。

背景技术

单色仪在传感器的光谱辐射定标中具有重要应用，在其使用之前，需要对其波长准确性、输出光谱带宽进行精确校准。单色仪的实验室定标中常用特征谱线灯(如低压汞灯)或激光器作为光源，利用光电倍增管作为接收仪器，利用汞灯的特征谱线(或激光器的中心波长)作为参考波长进行波长定标。通过实际测量、分析低压汞灯多条谱线与单色仪指示波长的差异，评估并校准单色仪的输出波长，在其他未校准波长处，通常采用算法推导或通过插值得到。在单色仪的定期校准过程中，通常是在某一典型状态下进行波长定标，但单色仪在传感器的实际定标应用过程中，根据待定标设备的光谱通道特性不同，通常需要调节单色仪的入射、出射狭缝，改变单色仪的输出带宽，在此过程中可能对单色仪的输出波长准确性产生影响。

单色仪在加工和安装过程中不可避免地存在误差，必须对其进行标定后才能使用。传统上采用汞灯的标定方法，波长数量有限，限制了单色仪的标定精度。在研究光栅单色仪原理的基础上，提出了一种基于连续光谱光源的单色仪标定方法，设计并搭建了标定实验系统，系统由超连续谱激光器、光源电源、滤光片、单色仪、光谱仪及计算机构成。采用卤钨灯作为光源，用光谱仪分别测量卤钨灯经单色仪后的辐射、直接测量卤钨灯的辐射，二者相比得到单色仪透过率函数，消除了卤钨灯辐射以及光谱仪响应函数的影响。在刻度盘的某一读数位置，获得单色仪透过率函数并进行归一化，并计算峰值波长，得到一组峰值波长和刻度盘读数的数据。然而，此种方式下单色仪波长校准误差较大，只能利用谱线灯的尖峰对单色仪进行离散点的校准，不能进行整个波段校准。

发明内容

本发明提供了一种单色仪波长误差校准装置及校准方法，能够解决现有技术中单色仪波长校准误差较大且不能进行整个波段校准的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种单色仪波长误差校准装置，单色仪波长误差校准装置包括：超连续谱激光器；单色仪，单色仪与超连续谱激光器连接；干涉组件，干涉组件设置在单色仪的正弦驱动机构上，干涉组件用于对单色仪输出的单色光进行干涉以产生干涉条纹；探测器和成像单元，探测器用于采集干涉条纹并显示在成像单元上；控制处理器，控制处理器与单色仪连接，控制处理器用于驱动单色仪的正弦驱动机构反复移动并根据成像单元上的干涉条纹的变化对单色仪的波长误差进行校准。

进一步地，干涉组件包括参考角锥反射镜、分光镜和目标角锥反射镜，单色仪包括单色仪本体和正弦驱动机构，参考角锥反射镜和分光镜设置在单色仪本体上，目标角锥反射镜设置在正弦驱动机构上，正弦驱动机构用于带动目标角锥反射镜移动。

进一步地，干涉组件还包括补偿板，补偿板设置在正弦驱动机构上，补偿板与分光镜平行设置，补偿板用于提高干涉图像的清晰度。

进一步地，单色仪波长误差校准装置还包括倍频晶体，倍频晶体设置在超连续谱激光器和单色仪之间，倍频晶体用于将超连续谱激光器发出的激光调制为设定频率和波长的激光。

进一步地，单色仪波长误差校准装置还包括第一光纤准直透镜，第一光纤准直透镜设置在超连续谱激光器和倍频晶体之间，第一光纤准直透镜用于对超连续谱激光器发出的激光进行准直。

进一步地，单色仪波长误差校准装置还包括第一光纤会聚透镜，第一光纤会聚透镜设置在倍频晶体和单色仪之间，第一光纤会聚透镜用于对倍频晶体输出的激光进行会聚。