红外与激光工程
2022, 51(12): 20220509
1 清华大学 航天航空学院， 北京00084
2 北京振兴计量测试研究所， 北京100074
3 中国科学院 长春精密光学机械与物理研究所， 吉林长春100
为了实现115~200 nm的真空紫外光谱辐射计的校准，针对现有方法中校准源均匀性不高、量值传递链条长、校准波段下限不够的问题，设计了两种校准方法。基于标准漫反射板的校准方法中，研制了测量最低波段到115 nm的真空紫外双向反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function，BRDF）/双向透射分布函数（Bidirectional Transmittance Distribution Function，BTDF）测量标准部件；基于标准辐射计的方法中，提出了相应的真空紫外光谱辐射亮度传递标准设计方法，标准视场角为2°，在真空条件下完成了实验验证；提出了一种标准真空紫外漫透射器制备方法，对标准真空紫外漫透射器的空间分布特性进行了测量，该方法在±10°角度范围内具有良好的均匀辐射朗伯特性。建立了校准装置，分析了各自的量值传递链条和测量不确定度，表明基于标准辐射亮度计的方法中减少了BRDF测量不确定度分量，测量不确定度更优。利用校准装置对风云卫星上的载荷进行了校准，115~200 nm波段光谱辐亮度测量不确定度为12%（k=2），载荷在轨运行良好。真空紫外光谱辐射计校准方法和装置对空间真空紫外探测技术的研究和应用具有重要的意义。
紫外遥感 真空紫外 光谱辐亮度 漫透射 校准 测量不确定度 ultraviolet remote sensing vacuum ultraviolet spectral radiance diffuse transmission calibration uncertainty of measurement
1 辽宁科技大学电子与信息工程学院, 辽宁 鞍山 114051
2 辽宁科技大学计算机与软件工程学院, 辽宁 鞍山 114051
显示器特征化是颜色管理的关键问题之一, 早期人们关注的是建立显示器驱动信号RGB和色度值XYZ之间的相互转换关系, 文献中讨论最多的是GOG和PLCC模型。 最近, 为了实现同色同谱再现, 显示器的光谱特征化成为研究的热点, 而且显示器的光谱特征化在多光谱图像的再现有着重要应用。 提出采用常用的GOG和PLCC模型进行光谱特征化。 虽然GOG和PLCC模型是常用的显示器特征化模型, 但文献还没有用这两个模型进行光谱特征化的讨论。 首先基于通道独立性和各通道色品坐标恒定性的假设证明了GOG和PLCC模型均可用于显示器光谱特征化。 然后基于目前常采用的专业显示器EIZO CG277和BENQ PG2401进行了比较研究, 同时也分别探讨了采用纯色和灰阶数据进行训练GOG和PLCC模型。 比较结果表明, 采用灰阶数据训练的GOG和PLCC模型分别好于采用纯色数据训练的GOG和PLCC模型; 不论从正向还是从逆向的角度考虑采用灰阶训练的PLCC模型的精度要比SRPPM和GOG模型高, 而且PLCC模型的逆向远比SRPPM的逆向简单。 因此建议采用灰阶数据训练的PLCC模型对液晶显示器进行光谱特征化。
色品恒定性 最大值光谱辐亮度 液晶显示器 灰阶数据 光谱特征化 Chromaticity constancy Maximum spectral radiance Liquid crystal display Neutral-point data Spectral characterization 光谱学与光谱分析
2020, 40(8): 2392
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
细分光谱扫描定标技术是实现遥感器高精度光谱辐射定标的重要方式, 基于超连续激光单色仪的定标装置是实现遥感器细分扫描定标的新选择。为验证所建立的超连续激光单色仪装置的系统级定标能力, 利用硅辐亮度计和滤光片辐射计, 分别采用超连续激光单色仪定标装置和可调谐激光定标装置对其进行了系统级绝对光谱响应度定标比对验证。实验结果表明: 在所验证波段范围内, 两种定标装置获得的硅辐亮度计绝对光谱响应度系统级定标结果最大偏差为0.6%。通道式滤光片辐射计的带内绝对光谱响应度定标结果最大偏差优于0.4%, 带内积分响应度最大偏差约0.1%。文中的研究验证了超连续激光单色仪定标装置具有良好的系统级定标能力, 能够获得较高的定标精度, 在遥感器的绝对光谱响应度定标中具有重要应用前景。
超连续激光 单色仪 光谱辐亮度 细分光谱 supercontinuum laser monochromator spectral radiance spectrally-resolved 红外与激光工程
2020, 49(2): 0205005
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
利用定标光谱仪(SCS)实际光学系统参数,分析了经太阳衰减屏(SAC)衰减后的太阳漫反射板(SD)的出射辐亮度非均匀性来源。基于星上定标时刻漫反射板光谱辐亮度物理模型,结合实验室部分实测参数计算得到整年星上定标时段的漫反射板出射辐亮度角度变化规律,并与以实验室小发散角太阳模拟器作为照明光源测得的SCS漫反射板出射辐亮度随照明角度变化的规律进行了比较,验证了星上漫反射板定标时刻光谱辐亮度物理模型的正确性,且光通过太阳衰减屏照明漫反射板得到的出射辐亮度在SCS焦平面的能量非均匀性可优于0.47%/(°),满足SCS相对辐射定标对辐射源工作区域在其焦平面均匀性优于99.5%的要求。最后,根据实际应用状态,分析得到太阳衰减屏+漫反射板方式形成的星上光谱辐亮度标准面源量值不确定度可优于2.13%。
散射 太阳漫反射板 太阳衰减屏 不确定度 光谱辐亮度
解放军理工大学气象海洋学院, 江苏 南京, 211101
随着对气候变化、环境监测、大气遥感等领域研究的深入,大气辐射传输研究的重要性日益凸显,往往需要进行辐射传输模拟,计算大气透过率、光谱辐亮度 等参数,进行部分气象要素的反演等,因此亟需发展快速精确、普遍适用的辐射传输模式。主要介绍了一种高度模块化、广泛适用的辐射传输 模式-ARTS(the atmospheric radiative transfer simulator),介绍了模式的研制背景、主要功能、计算流程、应用领域等,并给出了部分模拟 实例的结果。目前,该辐射传输模式已成功应用于Odin/SMR、MASTER与SOPRANO等探测器的正向模拟与反演系统。
辐射传输 衰减 光谱辐亮度 反演 radiative transfer attenuation spectral radiance inversion 大气与环境光学学报
2016, 11(4): 241
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
本文在评述低温绝对辐射计和SIRCUS发展的基础上, 讨论了基于探测器标准的光谱可调谐自校准标准光源的工作原理、发展与应用前景。在探测器型光谱辐射标准研究方面, 工作在液氦温度的低温绝对辐射计不确定度达001%。美国国家标准与技术研究院(NIST)建立的均匀光源光谱辐照度和光谱辐亮度响应度定标装置(SIRCUS)采用一系列激光器, 由低温绝对辐射计传递的硅陷阱探测器定标, 不确定度已达到01%, 成功应用于空间遥感仪器高精度辐射定标。分析认为, 发展中的基于探测器标准的光谱可调谐自校准标准光源, 定标精度高, 自行校正老化、衰减, 保证了定标精度长期稳定。
光谱辐照度 光谱辐亮度 标准光源 光谱辐射定标 spectral radiance spectral irradiance standard light source spectroradiometric calibration
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 吉林大学物理学院, 吉林 长春 130000
针对目前光学口径不断增大的空间光学遥感器对实验室辐射定标的要求，设计了一种使用近距离小面源照明方式定标的高亮度积分球光源，并对该光源的光学参数和结构参数进行了详细设计。为了解决高亮度积分球使用时的散热问题，采用水冷的散热方式，设计了专门的散热管路。对该光源循环水流速0.1 m/s下利用有限元分析法热仿真分析，仿真结果表明，溴钨灯光源附近温度维持在125 °C 左右，积分球出光口温度维持在80 °C 左右。实验结果表明，溴钨灯光源附近温度维持在125 °C 左右，积分球出光口温度维持在100 °C 左右。通过对比分析了积分球出光口温度差异的原因，验证了仿真分析与理论计算的正确性。同时测试了该光源在400~900 nm 波段范围内光谱辐亮度为6714 W/(m2·sr)。
遥感 高亮度 水冷 光谱辐亮度
北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室, 北京交通大学光电子技术研究所， 北京100044
研究了LED照明器件的蓝光特性。 针对我国的LED照明现状， 通过测试LED照明器件的光谱成分， 根据现行国内外标准GB/T 20145—2006/CIE S009/E:2002和IEC62471：2006， 以及CTL-0744_2009-laser决议， 分析了LED光生物安全性， 给LED照明灯具制造和相关安全性标准、 法律制定提供参考。 LED中蓝光的辐亮度值低于100 W·m-2·Sr-1时对人眼属于无危害类型， 正常使用情况下不会对人眼造成伤害， 但是应该注意对特殊人群（小孩）的保护， 避免长时间直视光源。 灯具富蓝化也会影响人的作息规律， 因此色温4 000 K以下， 显色指数80的LED灯具适合在室内使用， 同时还要根据不同的使用距离选择不同的参数的灯具。
蓝光泄露 光生物安全 光谱辐亮度 色温 LED LED Blue light leak Photobiological safety Spectral irradiance Colour temperature
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
随着地面遥感、 航空与航天遥感、 等离子体物理、 定量光谱学等研究的发展, 对光谱辐射定标精度提出了越来越高的要求, 推动了基于可调谐激光的光谱辐射定标新型技术的发展。 国际上英国、 美国、 德国等国家的计量科研机构相继建立了溯源于低温辐射计、 低不确定度的基于可调谐激光的光谱辐射定标装置, 用于探测器、 遥感仪器光谱响应度定标和特性研究。 其中美国国家标准技术研究院(NIST)的均匀光源光谱辐照度和辐亮度响应度定标装置(SIRCUS)和德国物理技术研究院(PTB)的光度学可调谐激光装置(TULIP)最具代表性。 相对于灯-单色仪系统, 在辐射定标应用中, 基于激光的光谱辐射定标具有光谱带宽窄、 波长精度高、 定标不确定度低等众多优点。 本文介绍了基于激光的光谱辐射定标的发展状况和以英国国家物理实验室(NPL)、 NIST和PTB为代表的基于激光的辐射定标装置结构与性能, 分析了基于激光的光谱辐射定标技术优势, 并进一步阐述了此技术的应用。 基于激光的光谱辐射定标装置可广泛应用于重要的高精度系统级辐射定标测量, 包括亮度温度、 空间遥感仪器辐照度和辐亮度定标, 推动航空航天、 大气物理、 光谱学、 生物科学等科研、 工业领域的发展。
可调谐激光 辐射定标 光谱辐亮度 光谱辐照度 Tunable laser Radiometric calibration Spectral radiance Spectral irradiance 光谱学与光谱分析
2014, 34(12): 3424
