太阳光谱成像滤光器光谱线心定标装置和方法

本发明属于太阳光学检测，特别涉及一种太阳光谱成像滤光器光谱线心定标装置和方法。

背景技术：

1、在太阳可见光观测领域，滤光器是一种广泛应用的窄带滤光机构。滤光器具有光谱滤光窄、调节精度高且可在一定范围的波长光谱内扫描光谱等特点，广泛应用于高分辨太阳大气图像采集系统中。

2、在滤光器的工作状态中，当滤光器的透过波长调节到滤光器固有的线心位置时，图像的成像效果最好，能最佳地显示出当前波长的太阳大气特征，譬如谱斑、暗条等。因此，如何对太阳光谱成像滤光器的光谱线心进行快速和精确的标定成为了此类应用中必须解决的问题。为此，刘洋毅提出了一种应用于太阳观测的可调谐滤光器在线定标方法（授权公告号：cn108489606b），该方法可对应用于太阳观测中各类可调谐滤光器进行在线标定。但该系统需对入射光进行分光处理，入射光进入滤光器的同时，另一路入射光进入参考光强系统，通过参考光强系统降低对太阳光稳定性的要求，系统较为复杂且定标过程时间较长。

3、故此，如何对滤光器的光谱线心进行快速和高精度定标，从而为太阳大气高分辨成像奠定基础，称为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种滤光器光谱线心快速高精度定标装置和方法，以力图解决或至少缓解上面存在的问题。

2、根据本发明第一方面，提供一种滤光器光谱线心快速高精度定标装置，该装置包括：成像透镜组，用于对接收的太阳光进行缩束，并将出射光调整为与滤光器口径匹配的平行光；滤光器，用于对入射的平行光进行窄带过滤，在该窄带过滤的过程中，通过电动控制，以滤光器的最小调节波长为步长，逐一控制滤光器的中心波长从波长最低点移动至波长最高点，进行波长扫描；光电探测器，用于在滤光器进行光谱扫描的过程中，同时探测从滤光器出射的光强，根据滤光器当前步长扫描的波长点，和该波长点下的光强探测器的光强探测数据，建立在滤光器波长扫描全范围内的波长-光强定量关系。

3、在上述太阳光谱成像滤光器光谱线心定标装置中，所述滤光器为窄带可调节滤光器，其透过波长可通过配套电控系统调节。

4、在上述太阳光谱成像滤光器光谱线心定标装置中，所述光电探测器包括：ccd相机，cmos相机或apd阵列。

5、根据本发明第二方面，提供一种太阳光谱成像滤光器光谱线心定标方法，应用于上述太阳光谱成像滤光器光谱线心定标装置，该方法包括以下步骤：透镜组将接收的太阳光进行缩束，并将出射光调整为与滤光器口径匹配的平行光；滤光器对入射的平行光进行窄带过滤，在该窄带过滤的过程中，通过电动控制，以滤光器的最小调节波长为步长，逐一控制滤光器的中心波长从波长最低点移动至波长最高点，进行波长扫描；在滤光器进行光谱扫描的过程中，光电探测器同时探测从滤光器出射的光强，根据滤光器当前步长扫描的波长点，和该波长点下的光强探测器的光强探测数据，建立在滤光器波长扫描全范围内的波长-光强定量关系。这样，就实现了对太阳光谱成像滤光器光谱线心的高精度定标。

6、本发明技术方案的原理在于：利用太阳光谱成像滤光器光谱线心处所通过的光强度值最低的特性，通过控制滤光器进行全范围的光谱扫描，得到全光谱范围内光强与波长点的一一对应关系，即光强-波长点曲线，在光强最低点出，即为该太阳光谱成像滤光器光谱线心，从而实现对太阳光谱成像滤光器光谱线心的高精度定标。

7、与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：

8、根据本发明技术方案，利用滤光器在其光谱线心处透过的光强度最弱的特性，通过连续对滤光器进行最小步长的光谱扫描，同时使用光强探测器对光强进行连续的采集，得到一连续光谱下的光强变化曲线。通过计算得出光强最低点时的光谱数据，继而实现对滤光器的光谱线心进行高精度定标。相对于传统的滤光器光谱线心定标方法，此方法系统简单，无需对入射光定标和分光处理，定标速度快、精度高，且无需额外部件，可实现在线自动定标。其中，利用光电探测器对滤光器出射光进行采集，定标精度高。控制滤光器进行波长扫描的同时光电探测器对应采集，可显著提升定标效率。定标过程不依赖附加零部件，结构简单紧凑。

技术特征：

1.一种太阳光谱成像滤光器光谱线心定标装置，其特征在于，该装置包括：

2.根据权利要求1所述的太阳光谱成像滤光器光谱线心定标装置，其特征在于，所述滤光器为窄带可调节滤光器，其透过波长可通过配套电控系统调节。

3.根据权利要求1所述的太阳光谱成像滤光器光谱线心定标装置，其特征在于，所述光电探测器包括：ccd相机，cmos相机或apd阵列。

4.一种太阳光谱成像滤光器光谱线心定标方法，应用于权利要求1-3中任一项所述的太阳光谱成像滤光器光谱线心定标装置，其特征在于，该方法包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种太阳光谱成像滤光器光谱线心定标装置和方法，所述装置包括：成像透镜组，用于对接收的太阳光进行缩束，并将出射光调整为与滤光器口径匹配的平行光；滤光器，用于对入射的平行光进行窄带过滤，在该窄带过滤的过程中，通过电动控制，以滤光器的最小调节波长为步长，逐一控制滤光器的中心波长从波长最低点移动至波长最高点，进行波长扫描；光电探测器，用于在滤光器进行光谱扫描的过程中，同时探测从滤光器出射的光强，根据滤光器当前步长扫描的波长点，和该波长点下的光强探测器的光强探测数据，建立在滤光器波长扫描全范围内的波长‑光强定量关系。根据本发明技术方案，无需对入射光定标和分光处理，定标速度快、精度高。

技术研发人员：肖亚维,顾乃庭,黄林海,饶长辉
受保护的技术使用者：中国科学院光电技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/6/23