光谱可调超光谱定标光源技术研究

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文培养单位：2013年5月CalibrationSourceByZHAI，WenchaoADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofOpticsHefeiInstitutesofPhysicalScience，ChineseAcademyofS

2、ciencesMay,2013学位论文原创性声明郑重声明：本人呈交的学位论文《光谱可调超光谱定标光源技术研究》，是在导师的指导下，进行研究工作取得的成果。论文中所有数据、图片资料均真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有的著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位，本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。本人签名：蕉兰垒日期．zDB．r．搿致谢时光飞逝，光阴荏苒，转眼间已经在科学岛上度过了六年时光。在这里，

3、结识了许多真心的朋友，也有幸在各位老师的指导帮助下学习、工作，这些注定是我未来的财富。感谢我的导师郑小兵研究员。郑老师学识渊博，理论功底深厚，是他为我指明了研究方向，并在百忙之中指导我博士课题的开展，他一丝不苟的工作态度，勤奋钻研的科研精神，身体力行，给我做了很好的榜样。郑老师常常向我们强调基本功的重要性，细致到概念术语的表述要精准；写文章时要思路清晰，表述严谨；作报告、交流时要言简意赅，表达准确。这些“细枝末节”，提高了我的科研能力。郑老师为人谦和正直，关心我们的生活，他的一言、一行，教会了我许多为人的原则。感谢我的硕士导师王乐意

4、研究员。王老师知识渊博，和蔼可亲，谈吐幽默，常在轻松的交谈中教会我处理工作和生活的关系，常常在轻松的交谈中提点我学习的方向。他乐观的生活、工作态度，教会我在遇到困难时，保持乐观、冷静。感谢光学遥感中心的乔延利研究员、洪津研究员、方勇华研究员等所、中心领导给我们提供了宽松的工作、生活环境。感谢研究生部吴海信、邵娴、闫超等几位老师对我学习、生活的关心和帮助。感谢吴洁宇研究员在学习和生活中的帮助，他事必躬亲的工作态度和务实的工作作风，无形中给我做了很好的榜样。感谢李新副研究员、李健军副研究员、张运杰研究员、张伟研究员在工作上提供的许多有益

5、建议。感谢袁银麟、邹鹏、闰静、丁蕾、戚涛、徐红老师、朱雪梅老师的帮助。感谢徐骏、刘恩超、张艳娜、徐文斌、李平付，李文伟，董亚男、庞伟伟、陆俊桦、史剑民、夏茂鹏，胡友丽几个师兄弟姐妹，和你们在一起的日子，轻松愉快；在我遇到困难的日子里，你们的关心帮助，令人感动。感谢工程室的李双副研究员、杨伟锋副研究员、刘强博士在光学设计方面给出的许多有益建议。感谢表征室的同学吴军在工作中的有益讨论和帮助。感谢我的家人，你们永远是我坚强的后盾，心灵中最温暖的港湾，你们的默默支持永远是鼓励我前进的不竭动力。摘要参考光源是遥感器光学定标环节中的关键设备，其

6、性能优劣直接关系到遥感器的定标精度。本论文在充分调研了实验室传统参考光源的优缺点的基础上，针对超光谱遥感器的高精度定标应用需求，提出了一种光谱可调超光谱定标光源系统的设计方案。论文分析了光谱可调定标光源的工作原理，提出了系统的设计指标。在光学系统设计方面，利用复消色差理论和光谱仪器设计理论，在400～1000nm的宽波段范围上，使用透射式光路分别设计准直物镜和成像镜头，实现了光学系统整体性能接近衍射极限。在结构设计方面，进行了详细的公差分析，给出了合理的公差分配方案，并给出了结构设计的结果；在电子学设计方面，围绕数字微镜器件的驱动控

7、制，通过对配套驱动电路进行二次开发，实现了对数字微镜器件的驱动控制；在软件设计方面，设计了上位机软件，实现了对数字微镜的控制和光谱仪器的数据采集。论文对光谱可调超光谱定标光源系统进行了性能评估，包括分辨率的评估和输出光能量的评估。评估的结果表明，光学系统在400～1000nm的光谱范围内，最佳光谱分辨率可达0．8～12．8nm，平均光谱分辨率优于6nm，按照方案确定的狭缝配置，输出能量在整个光谱范围可达370～730mW。光谱可调超光谱定标光源系统具有窄带和宽带两种工作模式，窄带模式下，可借助于基于标准探测器的辐射传递链进行精确定标

8、，宽带工作模式下可以模拟目标光谱，对超光谱遥感仪器进行辐射定标。使用这种光源作为参考光源，有望降低超光谱遥感仪器辐射定标的不确定度，在超光谱遥感仪器的高精度光学定标领域具有重要的应用前景。关键词：参考光源，光谱可调，辐射定标，超光谱遥