一种aotf同一幅图中光谱不均匀的解决方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及AOTF光谱成像技术领域，更具体而言，涉及一种AOTF同一幅图中光谱 不均匀的解决方法及装置，主要用来解决AOTF成像中同一幅图的光谱不均匀，是一种通过 后续数据处理实现光谱修正的方法。
【背景技术】
[0002] 声光可调谐滤光器（Acousto-optic tunable filter，A0TF)具有体积小、调谐速 度快、光谱范围宽、衍射效率高等优点。基于AOTF的成像光谱仪已经在遥感、环境监测、生 物医学和食品检测中得到应用。
[0003] AOTF中光谱测量精度对光谱成像质量起着关键性的作用。在实际研究中，对于 AOTF成像光谱来说，当光垂直入射到AOTF中时，其某一驱动频率对应的某一固定的波长。 但空间不同位置目标的光线不可能都垂直入射，这就导致进入AOTF光线的入射角不同，从 而导致不同入射角的光其衍射中心波长也发生变化，使得CCD不同位置探测到不同衍射波 长的光。而现有测AOTF成像光谱中，CCD不同位置探测得到的是：垂直入射时，固定驱动频 率所对应波长的光。这就使得理论光谱测量和实际光谱的测量存在一定的误差。在追求高 精度光谱测量的今天，这种由理论和实际带来的误差不能忽略。所以，通过理论和实验研究 提出可以提高AOTF光谱测量精度的方法，此方法可以最大限度的减小测量误差，为以后的 高精度光谱测量奠定了基础。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术中AOTF成像中同一幅图光谱不均匀的问题，本发明提供一种 采用二次拟合来修正光谱的方法，从而提高了 AOTF光谱的测量精度。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0006] -种AOTF同一幅图中光谱不均匀的解决方法，在AOTF的光谱范围和角度范围内， 对于任何驱动频率f下，入射角α与该情况下衍射中心波长λ (f，α)都可以近似为抛物 线关系，具体为：
[0007] λ (f, a ) = A α 2+ λ 0 (f) (I)
[0008] 上式中，λ (f，α )是驱动频率为f、入射角为α时AOTF衍射光中心波长；λ。(f) 是驱动频率为f、垂直入射AOTF时衍射光中心波长；所述X Q(f)为AOTF出厂时自带，也可 以采用复色光垂直入射AOTF并由高分辨率光谱仪测得；所述A采用如下步骤获得：
[0009] 将AOTF放置在高精密角度测量装置上分别使AOTF在光谱范围内的η个驱动频率 f\、f2、f3...fn下工作，对于每一种驱动频率fnT，平行的复色光通过AOTF衍射，并由高分 辨率光谱仪得到不同入射角α下的衍射波长λ (fn，α)，对α和λ (fn，α)进行最小二乘 拟合，并要求二次曲线必过[α =0, AQ(fn)]点，拟合后获得的总，总为（1)式中Α，可近似 表示为：
[0010] An=BA〇(fn)+C (2)
[0011] 上述⑵式中的B和C可由前面获得的η个（λ。^)^)、UQ(f2)，A 2)、 (λ0(?·3)，Α3)··· U0(fn)，An)采用最小二乘法拟合获得，结合上述（1)式和（2)式可得：
[0012] λ (f, a) = [BA0(f)+C] α2+λ0(?) (3)
[0013] 由于C⑶放置在成像透镜的焦点上，所以CXD的象元11与入射角α和成像透镜 的焦距F的关系为：
[0014]
⑷
[0015] 上式中，1为CXD象元的边长；i为以CXD中心为0在衍射方向象元序号；
[0016] 人（f, α )中λ是有关f和α的函数，λ (f, Xi)中λ是有关f和象兀Xi序号i 的函数，因此将上述（4)式带入（3)式即可得到任意驱动频率f、任意CCD的象元X1对应 AOTF衍射的中心波长：
[0017]
(S)8
[0018] 所述高精密角度测量装置为分光仪，所述分光仪角度测量精度Γ =0.0167°。
[0019] -种AOTF同一幅图中光谱不均匀的解决装置，包括前置光学系统、第一偏振片、 光阑、A0TF、第二偏振片、成像透镜、C⑶和计算机，所述前置光学系统由第一透镜、第二透 镜和第三透镜组成，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第一偏振片、光阑、A0TF、第二偏振 片、成像透镜、CCD和计算机依次排列。
[0020] 所述第一偏振片和第二偏振片的偏振方向正交。
[0021] 与现有技术相比本发明所具有的有益效果为：
[0022] 本发明采用二次拟合来修正AOTF成像中同一幅图光谱不均匀的问题，与现有的 AOTF成像光谱相比，同一幅图光谱的平均误差可降低一个数量级，明显提高了 AOTF的光谱 测量精度。
【附图说明】
[0023] 下面通过附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0024] 图1为本发明装置的基本光路图；
[0025] 图2为本发明AOTF衍射角光谱分布图；
[0026] 图3为CXD上光谱分布示意图；
[0027] 图4为驱动频率为116MHz时垂直入射、实际和修正后的数值示意图；
[0028] 图5为驱动频率为120MHz时垂直入射、实际和修正后的数值示意图；
[0029] 图6为驱动频率为136MHz时垂直入射、实际和修正后的数值示意图；
[0030] 图7为驱动频率为140MHz时垂直入射、实际和修正后的数值示意图。
[0031] 图中：1为前置光学系统、2为第一偏振片、3为光阑、4为A0TF、5为第二偏振片、6 为成像透镜、7为(XD、8为计算机、9为第一透镜、10为第二透镜、11为第三透镜。
【具体实施方式】
[0032] 下面实施例结合附图对本发明作进一步的描述。
[0033] 如图1所示，一种AOTF同一幅图中光谱不均匀的解决装置，包括前置光学系统1、 第一偏振片2、光阑3、A0TF4、第二偏振片5、成像透镜6、（XD7和计算机8,前置光学系统I 由第一透镜9、第二透镜10和第三透镜11组成，远处被测目标光依次经过前置光学系统1、 第一偏振片2和光阑3后，进入A0TF4衍射滤光，通过第二偏振片5,经成像透镜6成像在 (XD7上，最后通过计算机8将光谱修正。
[0034] 前置光学系统1是将远处被测目标光入射角压缩到A0TF4允许的视场角范围内， 并将一种平行光束变为另一种平行光束，见图1。由于被测目标距离AOTF成像光谱系统比 较远，再加上光阑3的限制，不同位置目标可以近似看作为：不同视场角下，一束很细的平 行光束。也就是远处不同位置的被测目标，进入AOTF成像光谱系统的入射角不同，进而经 前置光学系统1后进入A0TF4的入射角不同，经过成像透镜6成像在(XD7不同的象元上， 如图1所示；又由于在固定驱动频率时，A0TF4衍射波长与入射A0TF4的角度有关，因此根 据成像透镜6的焦距和CCD7不同的象元位置就可以修正波长，如图2所示。
[0035] 所述第一偏振片2和第二偏振片5的偏振方向完全正交，主要是为了消除A0TF4 中0级和-1级衍射光对AOTF光谱成像的影响。
[0036] 如图2所示，假设AOTF衍射方向是X方向，由于A