光纤光谱仪绝对光谱辐射定标新技术.pdf

第32卷第1期应用光学V01．32No．1
2011年1月JournalofAppliedOpticsJan．20I1

文章编号：1002—2082(2011)01-O101-05

光纤光谱仪绝对光谱辐射定标新技术

张芳，高教波，王军，肖相国，张磊
(西安应用光学研究所，陕西西安710065)

摘要：在700nm～900Dm波段范围内，用1000C黑体标定光纤光谱仪(200nm～11O0nm)，
获得其在该波段范围内的绝对光谱响应函数。通过测量光纤光谱仪对不同色温下卤钨灯的光谱响
应，将700nm～900nm波段的响应函数推延至400nm～700nm波段范围，最终得到400nm～
900nm波段内的绝对光谱响应函数。光纤光谱仪对不同色温下卤钨灯的5次测量结果表明：在
550nm～900nm范围内，所获得的绝对光谱响应合成不确定度小于3．53。
关键词：光纤光谱仪；色温；绝对辐射标定
中图分类号：TN25文献标志码：A

Absolutespectralradiationcalibration
offiberspectrometer

ZHANGFang，GAOJiao_bo，WANGJun，XIAOXiang—guo，ZHANGLei

(Xi’anInstituteofAppliedOptics，Xi’an710065，China)

Abstract：Asareferencedspectraldetector，theaccuratecalibrationoffiberspectrometerisvery

important．Theabsolutelyspectralresponsefunctionofthefiberspectrometerwithin550nm一

900nmwasobtainedwithanewtechnique，whichavoidsusingahightemperatureblackbody，

andtheuncertaintyoftheresponsefunctionislessthan3．53．Besides，anovelmethodiSused

toobtainthecolortemperatureofthelightsourcewithcharacteristicofgraybody．

Keywords：fiberspectrometer；colortemperature；absoluteradiationcalibration

引言才能使光纤光谱仪在可见光波段有较为理想的信
光谱成像技术I】是一种集光学、光谱学、精密号。高温黑体成本高，且自身寿命短，采用上述定标
机械、电子技术及计算机技术于一体的新型遥感技方法代价较高。本文将光纤光谱仪首先溯源至
术。成像光谱仪[2作为重要遥感器之一，其定标工1000C黑体得到700nm～900nm波段范围内绝
作也成为遥感技术的主要研究内容。成像光谱仪的对光谱响应；然后依据仪器光谱响应函数的唯一
绝对定标系数，即绝对光谱响应函数，往往是通过性，利用光纤光谱仪对卤钨灯的光谱响应，反演出
与参考光谱仪进行比对得到的。因此，所选用的参卤钨灯在某一固定电流下的等效色温；最后利用卤
考光谱仪的定标精度将对成像光谱仪的定标结果钨灯的灰体特性应用普朗克黑体辐射定律进行理
产生重要影响。本文的研究对象是被选作参考光谱论计算卤钨灯的光谱辐射特性，得到光纤光谱仪在
仪的光纤光谱仪，其波段范围为200nm～550BITI~900nm波段范围的绝对光谱响应。文中
1100nm，波长精度为0．1nm，光谱分辨率为选用的光纤光谱仪的标定方法，不仅巧妙地应用了
1。4nm，需要标定的波段是550nm～900nm。如仪器响应函数的一致性将光纤光谱仪在整个
果直接将光纤光谱仪溯源至黑体，则需要高温黑体550nm～900nm波段范围都溯源至了黑体标准

收稿日期：2010-07—12；修回日期：2010-10-12
作者简介：张芳(1985一)，女，河南省焦作市人，硕士研究生，主要从事成像光谱仪定标研究工作。E—mail：[e-mail]
·1O2·应用光学ZOI1，32(1)张芳，等：光纤光谱仪绝对光谱辐射定标新技术

光源，而且降低了对黑体温度的要求，也就是说在谱仪。卤钨灯在0．35m～2．5m波段内是理想
没有高温黑体的条件下，同样能够完成标定工作。的灰体辐射体，可利用普朗克公式进行理论计算，
该方法不但解决了光纤光谱仪自身的标定问题，而且可达到较高的色温]，因此可作为光纤光谱仪在
且定标系统可以不加光栏，只需要改变光源的电流550nm～700nm范围内标定的标准光源。但在此
大小，通过得到不同的色温就可以获得不同亮度等之前必须首先确定卤钨灯的色温，