1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所), 江苏 南京 210042
3 中国科学院大学, 北京100049
用于天文高分辨光谱波长定标的法布里-珀罗标准具(FPE)具有宽波长覆盖与密集透过峰序列的光谱,有望实现比传统定标源更高的波长定标精度。然而FPE透过峰波长是未知的,这为定标带来了挑战。本研究在不借助额外精密测量设备(如傅里叶变换光谱仪)情况下,使用天文高分辨光谱仪常规定标源钍氩灯(ThAr)为FPE提供波长信息,再利用FPE密集的透过峰序列以及电介质反射膜穿透深度与波长关系的平滑性质,修正波长信息中的误差,得到FPE透过峰精确的波长并完成波长定标。在兴隆2.16 m望远镜高分辨光纤光谱仪上的定标测试显示,FPE的波长定标精度达到0.053 pm,相比单独使用ThAr的波长定标精度(0.290 pm)有显著的提高。
测量 光谱仪 波长定标 法布里-珀罗标准具 视向速度 天文光学
1 中国科学院空天信息创新研究院/北京师范大学, 遥感科学国家重点实验室, 北京 100101
3 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
4 国家卫星气象中心, 北京 100081
5 东北石油大学计算机与信息技术学院, 黑龙江 大庆 163318
星载痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)是我国第一台用于监测对流层和平流层痕量气体的高光谱分辨率成像光谱仪。 为了充分了解载荷的特点, 更好地利用1级数据进行痕量气体反演, 本研究对EMI实测的辐照度和辐亮度数据进行了综合评价。 研究表明EMI紫外2波段(UV2)和可见光1波段(VIS1)的狭缝函数都表现出明显的行依赖性, 其随行波动的标准差是OMI和TROPOMI的6倍以上。 对不同行采用不同的狭缝函数, 可以提高辐照度光谱的定标精度, 进而提高痕量气体反演精度。 EMI辐照度和辐亮度数据都有波长漂移现象, 平均漂移量分别为0.015和0.03 nm, 有明显的行依赖性。 目前的波长漂移量满足设计指标(0.05 nm)的要求, 但在痕量气体反演过程中仍需进行波长精校准。 EMI辐照度数据与OMI和TROPOMI同一天测量的辐照度以及参考太阳光谱高度一致(r>0.95), 绝对偏差小于4.3%; 通过对比在洁净太平洋地区无云像元的平均辐亮度数据发现, EMI与OMI和TROPOMI也有很好的一致性(r>0.93), 平均偏差小于13.2%; 说明EMI数据辐射定标精度较高。 研究表明当前EMI载荷数据质量能够满足痕量气体反演的要求, 可为后续国产载荷的研制和数据质量评估方案提供参考。
星载痕量气体差分吸收光谱仪 定标 狭缝函数 数据质量 GF-5 EMI Wavelength calibration Slit function Data quality GF-5 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3881
1 华北电力大学 电子与通信工程系,河北 保定 071003
2 华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室,河北 保定 071003
3 华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室,河北 保定 071003
在恶劣的环境下能准确地检测出光纤布喇格光栅(FBG)波长对工程监测非常重要。综述了在不同的解调系统中提高波长解调精度的方法和波长信号处理方法,主要介绍了基于可调谐激光器、可调谐滤波器和光谱仪的解调系统提高波长校准精确度的研究进展,分析了信号解调过程中的算法对FBG传感解调性能的影响。
光线布喇格光栅 解调系统 高精度 波长标定 峰值检测 fiber Bragg grating demodulation system high precision wavelength calibration peak detection
温度变化时的热胀冷缩会造成光谱仪中光学元件位置的变化,从而导致波长产生较大的偏移。针对这个问题,进行了适用于不同温度的波长定标方法研究。提出了一种基于温度补偿的波长定标理论模型与方法。将温度作为变量,建立了波长、像元位置和温度的三维函数关系理论模型。采用标准汞氩灯进行了定标实验。通过三次多项式曲面拟合确定了多项式的系数,验证了高低温环境下的定标精度。该方法有效地修正了由温度导致的电荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)响应值大小的变化和光路中光学元件位置的偏移,提高了波长校正系数容错能力以及温度变化时的波长精度,并提升了光谱仪的环境适应性。
光谱仪 温度补偿 波长定标 曲面拟合 spectrometer temperature compensation wavelength calibration surface fitting
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室,上海200083
2 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室,上海00083
3 中国科学院大学, 北京100049
提出针对线性渐变滤光片型近红外光谱组件的时空域性能改善方法,并通过研制微型化512×2元InGaAs光谱组件,结合多帧数据融合算法完成了实验验证。光谱通道采用基于多次测量的两列相邻光敏元动态组合实现,相比单个大光敏元作为光谱通道,可以改善探测器盲元引起的不良影响。波长标定和测试结果表明,该光谱组件在线性渐变滤光片的分辨率限制下,可以有效减小相邻光谱通道间的波长间隔。
铟镓砷 光谱组件 线性渐变滤光片 波长标定 近红外 InGaAs Spectral sensor Linear variable filter Wavelength calibration Near-infrared
光谱分析仪(Optical Spectrum Analyzer, OSA)是光通信领域的重要测试分析仪器,主要用于测试光源、光纤光缆以及光器件的光谱特性。在介绍OSA基本原理的基础上,研究了波长精细定标方法。首先,分析了波长与采样点及探测波段之间的关系;然后基于可调谐激光器与波长计,利用最小二乘法对几个特征波长进行了定标;最后利用近红外光谱测试系统进行了验证实验。结果表明,定标后的波长准确度控制在±0.3 nm以内,满足产品指标要求。
光通信 光谱分析仪 波长定标 波长拟合 optical communication optical spectrum analyzer wavelength calibration wavelength fitting
1 中电科仪器仪表有限公司, 山东 青岛 266555
2 中国电子科技集团有限公司第四十一研究所电子测试技术重点实验室, 山东 青岛 266555
针对最高分辨率可达0.1 pm的布里渊近红外光谱仪波长标定的难题,基于多次标定逐步降低波长误差的思路,提出了一种协同融合标定原理的标定流程:首先,基于布里渊光谱分析理论模型,结合泵浦信号波长、受激布里渊频移、增益谱线型函数等推导出超高分辨率光谱的理论波长;然后,采用FP标准具进行相对波长的标定;最后,基于气室完成绝对波长的标定。气室中充入HCN+ 12CO+ 13CO混合气体,以实现C+L波段的覆盖。针对可能存在的光谱鬼线,提出了一种基于受激布里渊增益谱与衰减谱共生特性的鬼线识别方法。实验结果表明:布里渊光谱仪的理论波长偏差超过了10 pm,相对标定可将波长不确定度降低到±2.5 pm,绝对标定可将波长不确定度进一步降低到±0.035 pm。
光谱学 布里渊光谱仪 光纤受激布里渊效应 超高分辨率光谱 波长标定 FP标准具 气室 光学学报
2020, 40(20): 2030001