基於超連續雷射光源的細分光譜掃描定標方法研究

《基於超連續雷射光源的細分光譜掃描定標方法研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由翟文超擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於超連續雷射光源的細分光譜掃描定標方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：翟文超
• 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院

項目摘要

細分光譜掃描定標方法是遙感器高精度定標的重要手段。傳統燈照明的單色儀光譜細分系統易操控但光通量低，限制了其在高精度定標中的套用；可調諧雷射-積分球光譜掃描系統精度高但操作、維護複雜，在我國還受紅外雷射器匱乏等關鍵因素制約。超連續雷射是一種新型的寬波段雷射，套用潛力巨大，在我國具有良好的研究基礎。本項目擬採用該光源與單色儀結合開展細分光譜掃描定標方法研究：（1）通過最佳化設計及高精度光譜、輻射標準溯源，構建高精度細分光譜定標實驗平台；（2）通過細分光譜掃描，開展遙感器雜散光及頻寬影響校正算法研究；（3）開展與寬波段光源定標方法比對研究，評估並校正兩種定標結果的差異，實現兩種定標方法溯源標準的統一及定標結果的一致。本項目所述的細分光譜掃描定標方法，預期波長定標精度優於0.1nm，輻射定標精度優於0.5%。本項目是新式光源在定標領域的套用嘗試，為細分掃描定標方法探索新的技術途徑，有望為我國太陽反射波段遙感器全譜段高精度定標提供支持。

結題摘要

基於可調諧光源的細分光譜掃描定標方法適用於溯源於低溫絕對輻射計的標準探測器傳遞鏈路，廣泛套用於光學遙感器高精度的光譜輻射定標。針對目前基於傳統單色儀和可調諧雷射器的細分光譜掃描定標方法存在的不足，本項目提出基於“超連續雷射-單色儀”的細分光譜掃描定標技術並開展相關研究。 （1）項目搭建 “超連續雷射器-單色儀”定標實驗平台並對其進行了詳細的特性表征。建立基於雷射波長計的實驗平台波長溯源，實現波長精度優於0.1nm。利用矽標準探測器、銦鎵砷標準探測器和熱釋電標準探測器建立了450nm-2500nm波段的標準探測器輻射度量, 基本覆蓋太陽反射波段。 （2）項目利用所搭建的實驗平台，以450nm-900nm為主要研究波段開展研究。在該波段範圍的實現參考輻射計絕對光譜輻亮度回響度不確定度優於0.2%（k=1）。利用Si輻亮度計和濾光片輻射計作為待定標對象，開展基於Si參考輻亮度計的系統級光譜輻亮度回響度定標研究，實現優於0.9%（k=1）的系統級傳遞定標不確定度，驗證了實驗平台的系統級定標能力。 （3）項目開展了不同定標方法的比對驗證，驗證了該實驗平台的系統級定標精度。利用Si待定標輻亮度計開展了“部件級”和基於實驗平台的系統級定標比對，比對結果相對偏差優於0.9%；利用Si輻亮度計和濾光片輻射計開展實驗平台和可調諧雷射器系統兩種系統級定標方法的比對，Si輻亮度計光譜輻亮度回響度比對結果相對偏差優於0.6%；濾光片輻射計通道絕對光譜輻亮度回響度相對偏差優於0.5%，通道輻亮度回響度相對偏差優於0.11%。利用通道式偏振輻射計展示了實驗平台在偏振遙感器輻射定標中的套用優勢，對大氣校正儀載荷樣機開展了系統級定標並和寬波段光源定標方式進行比對，比對結果相對偏差優於2%，充分驗證了實驗平台的定標精度和通用性。 本項目在光譜儀、衛星載荷樣機和輻射定標場觀測設備的實驗室定標方面進行了具體的套用探索，展現了其在光學遙感器光譜輻射定標方面新興和廣泛的套用前景。