一种成像光谱仪快速装调方法与流程

本发明涉及光学装调，特别是指一种基于面阵探测器的色散型成像光谱仪的装调。
背景技术：
：成像光谱仪器能获取探测目标的二维几何信息和光谱信息，广泛应用于遥感和科学研究领域。按分光技术，成像光谱仪可分为较多种类。色散型成像光谱仪因原理简单，且数据可靠，应用范围更广泛。其光学系统通常由望远物镜和光谱仪组成，分光元件包括光栅、棱镜或棱镜光栅组合件。成像光谱仪的装调方法因仪器设计和装调人员而异，具体的装调方法较多.较为常见的装调方法是：1)、通过平行光管或者内调焦望远镜，将仪器的视场光阑安装到前置光学上；2)、通过平行光管复色点光源照亮仪器狭缝，将探测器安装到光谱仪后端；3)、单色光源照亮视场光阑，旋转视场光阑使其单色像与探测器行对齐。现有技术存在的主要问题是：对于空间分辨率高而光谱分辨率较低的仪器，对汞灯几条光谱线或者某些激光的光谱响应调节，不能完全根据光谱响应来判断是否达到了最好的空间分辨率调节；对于红外成像光谱仪，由于不同中心波长的激光器种类有限，窄带滤光片的半宽不够窄，则也不能完全根据光谱响应来判断是否达到了最好的空间分辨率调节。如此，仪器的装调不能体现仪器本身的最佳水平，装调精度有待提高。技术实现要素：本发明的目的是弥补现有技术的不足，提供一种成像光谱仪快速装调方法。为了达到上述目的，本发明的技术方案是：图1是本发明的光谱仪光路示意图，所述的成像光谱仪为基于面阵探测器的色散型系统，辅助装调组件包括辅助二维视场光阑组件1、平行光管2、复色光源3、单色光源4、探测器调整架5和前置光学调整架6。本发明的快速装调方法，其装调步骤如下：1)、探测器初定位：将辅助二维视场光阑组件1安装在成像光谱仪正式视场光阑的位置，用均匀的复色光源3将其照明，在面阵探测器的对应视场位置形成点视场复色像；通过调整探测器调整架5安装在其上的面阵探测器，使点视场复色像锐利且与探测器列对齐；单色光源4照明辅助二维视场光阑组件1，通过探测器调整架(5)，使得一定波长的单色狭缝像落在探测器对应行上。2)、光栅与狭缝的正交性调整与探测器固定：单色光源4照明辅助二维视场光阑组件1，观察单色狭缝像与探测器行的对齐情况，调整光栅绕轴旋转，使辅助二维视场光阑组件1的水平狭缝单色像锐利且与探测器行基本对齐；切换步骤1)，微调探测器调整架5，使点视场复色像锐利且与探测器列对齐；逐次迭代，使得辅助二维视场光阑组件1的水平狭缝单色像锐利且与探测器行对齐的同时，切换到步骤1)时点视场复色像锐利且与探测器列也对齐。固定探测器。3)、切换光阑组件：按步骤2)的狭缝单色像光谱位置，将切换辅助二维视场光阑组件1成正式光阑组件。4)、固定前置光学：复色光源3照明平行光管2，通过前置光学调整架6调整安装在其上的前置光学，使得面阵探测器上的复色像锐利，且对应各视场时，面阵探测器上的复色像都锐利。本发明的成像光谱仪快速装调方法的优点是：借助辅助二维视场光阑组件先进行光谱仪装调，其带有的二维图案在光谱仪光电联调过程中，可以直接观测到视场光阑组件在探测器面阵上的光谱维和空间维状态，确保探测器与光谱仪像面，包括空间维和光谱维的高精度对接，之后再进行望远镜和光谱仪的对接。装调精度不依赖于单色光源，装调精度高、效率高，能满足更高精度的应用需求。附图说明图1为本发明的成像光谱仪装调示意图。图中：1为辅助二维视场光阑组件；2为平行光管；3为复色光源；4为单色光源；5为探测器调整架；6为前置光学调整架。图2为辅助二维视场光阑组件的二维示意图，l为基片长度；w为基片宽度；a为明暗条纹宽度及间隔；b为条纹长度及横竖条纹间的距离；c为中间视场图案距中心视场间隔；d为边缘视场图案距中心视场间隔。具体实施方式下面根据图1，给本发明一个较好实施例并作详细阐述：装调一个可见近红外成像光谱仪，所用探测器面阵规模为2048元×256元，像元尺寸为16μm×16μm，其技术指标列于表1中。表1光谱范围系统f数光谱仪放大倍率狭缝长度色散宽度0.4-1.0μm3.6-132.768mm4.096mm汞灯特征峰位置列于表2中。表2汞灯特征峰位置表根据授权专利zl201510606623.8进行了辅助二维视场光阑组件的设计，其设计图案如图所示，参数列于表3中。表3辅助二维视场光阑组件的参数按照以上的待装调成像光谱仪的指标以及辅助二维视场光阑组件的参数，装调过程及结果如下：1)、复色光源3照明辅助二维视场光阑组件1，调节探测器调整架5，将辅助二维视场光阑组件1的二维图案的中心列所形成的点视场复色像，落在面阵探测器的第1024列，调节探测器调整架5，使得两端的点视场复色像全光谱锐利且与探测器列对齐；汞灯照明辅助二维视场光阑组件1，微调探测器调整架5，使得576.96nm特征峰的单色狭缝像落在探测器第79行上。2)、汞灯照明辅助二维视场光阑组件1，观察单色水平狭缝像与探测器行的对齐情况，调整光栅绕轴旋转，使辅助二维视场光阑组件1的水平狭缝单色像锐利且与探测器行对齐；切换步骤1)，微调探测器调整架5，使点视场复色像锐利且与探测器列对齐；逐次迭代，使得空间维和光谱维位置、像锐利度以及正交性都满足要求。固定探测器，稳定后再复测，未发生变化，则进行下一步。3)、切换光阑组件：保持576.96nm特征峰的单色狭缝像落在探测器第79行且对齐的情况下，用正式光阑组件取代辅助二维视场光阑组件1。4)、固定前置光学：复色光源3照明平行光管2的靶标，靶标为垂直于成像光谱仪视场光阑的多缝。调整前置光学调整架6，使得面阵探测器上的复色像锐利，且各视场的复色像在探测器面阵上都锐利。根据上述装调方法装调后的成像光谱仪，其光谱响应半宽约为设计光谱采样的1.2倍，中心视场和两端视场的系统传函在那奎斯特频率处能达到设计值的85％。当前第1页12