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红外超光谱干涉光谱仪探测器高阶非线性响应研究

High Order Nonlinearity Responses of Detector of Infrared Hyperspectral Interferometric Spectrometer

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摘要

针对红外超光谱干涉光谱仪的技术特点,分析其探测器非线性响应的形成机理,仿真含有高阶非线性误差的干涉数据,并研究二、三阶非线性响应对光谱的影响;提出一种迭代方法,即通过交叉迭代使光谱带外畸变最小,从而确定校正系数进而校正非线性响应;通过获取不同温度黑体观测的干涉数据,用交叉迭代法校正实测数据并复原光谱,将未吸收波数光谱响应与黑体辐亮度进行拟合。结果表明:二阶非线性响应主要影响带外数据,三阶非线性响应主要影响带内数据,仅校正二阶非线性响应时,光谱带内数据仍会有残留误差;交叉迭代法可以校正探测器的非线性响应,且三阶非线性校正的精度比二阶的提高了约7.26%;校正后的拟合优度比校正前的提高了约0.4%,校正后的干涉数据更准确。

Abstract

In consideration of technical characteristics of the infrared hyperspectral interferometric spectrometer, we analyze the formation mechanism of nonlinear responses of its detector. The influences of second-order and third-order nonlinear responses on spectra are studied by means of simulating interference data with high-order nonlinear errors. An iterative method is proposed to minimize the out-of-band distortion by cross-iteration, thus the correction coefficient is determined to correct the non-linear responses. The interference data observed by the blackbody at different temperatures are corrected by the cross-iteration method, and then the spectra are recovered. The spectral response of the undisturbed wavenumber is fitted to the blackbody radiance. The results show that the second-order nonlinearity response has a major impact on the out-of-band data, while the third-order nonlinearity response mainly affects the in-band data. So the in-band data will still have residual errors when only the second-order nonlinear response is corrected. The cross-iterative method can correct the nonlinear response of the detector, and the accuracy produced by the third-order nonlinearity correction is improved about 7.26% compared to the second-order correction. The corrected goodness of fit is improved by about 0.4%, and the corrected interference data are more accurate than before.

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补充资料

中图分类号:TP731;TN215

DOI:10.3788/aos201838.0612007

所属栏目:仪器,测量与计量

基金项目:国家自然科学基金(41561079)、遥感科学国家重点实验室开放基金(Y7Y00100KZ)、桂林市科学研究与技术开发计划(2016012003)、广西研究生教育创新计划(YCSW2017145)

收稿日期:2017-12-29

修改稿日期:2018-02-11

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

叶松:桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541004桂林电子科技大学广西光电信息处理重点实验室, 广西 桂林 541004
孙永丰:桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541004中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
李志伟:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
施海亮:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
熊伟:中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
王新强:桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541004桂林电子科技大学广西光电信息处理重点实验室, 广西 桂林 541004
汪杰君:桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541004桂林电子科技大学广西光电信息处理重点实验室, 广西 桂林 541004
张文涛:桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541004桂林电子科技大学广西光电信息处理重点实验室, 广西 桂林 541004

联系人作者:施海亮(hlshi@aiofm.ac.cn)

备注:叶松(1979-),男,博士,研究员,主要从事光学遥感方面的研究。E-mail: yesongmail@sina.com

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引用该论文

Ye Song,Sun Yongfeng,Li Zhiwei,Shi Hailiang,Xiong Wei,Wang Xinqiang,Wang Jiejun,Zhang Wentao. High Order Nonlinearity Responses of Detector of Infrared Hyperspectral Interferometric Spectrometer[J]. Acta Optica Sinica, 2018, 38(6): 0612007

叶松,孙永丰,李志伟,施海亮,熊伟,王新强,汪杰君,张文涛. 红外超光谱干涉光谱仪探测器高阶非线性响应研究[J]. 光学学报, 2018, 38(6): 0612007

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