中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
为了在输出能量为100 kJ的激光装置集束平台上开展激光等离子体不稳定性(LPI)实验研究,建设了基于集束构型的散射光诊断系统。该诊断系统使用漫反射板作为主要拦光、反射、取样元件,利用成像方式将散射光分别成像至iCCD(intensifier Charge Coupled Device)相机等记录部件,采取取样测量方式得到散射光的空间分布、能量大小、光谱及时间波形等。在集束物理实验中,该系统获得了较完备的物理数据,与物理模拟计算程序的计算结果较为吻合,表明在当前条件下散射光的主要机制为子束机制,其作用过程主要集中于等离子体未排空的前期。
激光光学 散射光 漫反射板 成像 几何光学
从能量层面对激光角度欺骗干扰过程进行了分析:首先推导了不同形状目标的功率密度传输公式，通过仿真分析得出它们的能量传输性能; 然后对激光角度欺骗干扰过程的能量传输进行分析研究，并基于能量压制系数推导了防护空域的表达式;最后对防护空域的影响因素进行了仿真研究。研究结果表明: 防护角受指示激光和干扰激光入射距离以及真目标曲率特性的影响。
激光 角度欺骗干扰 漫反射板 能量传输 防护空域 假目标 laser angle deception jamming diffuse reflection board energy transmission protected airspace false target
火箭军工程大学 核工程学院，陕西 西安 710025
针对目前激光角度欺骗干扰效果评估中存在的实时性差、可视化程度不高等问题，构建了激光角度欺骗假目标干扰空域评估系统。首先依据透视投影原理求解漫反射板假目标的距离及姿态参数，然后通过分析漫反射板假目标的干扰机理，以干扰距离为基础，推导出了漫反射板假目标干扰空域评估模型，最后依托系统设计了相关实验。实验中，分别对相对设备0°、120°和240°三个方向上布设的漫反射板用不同功率激光进行照射，然后用评估系统设备对三个漫反射板进行参数测量，最终得到系统接收的能量密度平均值分别2.70×10−13 J/mm2, 2.17×10−13 J/mm2和4.08×10−13 J/mm2，通过假目标干扰空域评估模型计算出在45°威胁角下的干扰最大距离分别为2045.6 m、1860.4 m和2470.0 m。最终分析了干扰空域大小与**威胁角的关系，得到在20°、45°和70°威胁角下的假目标干扰空域的态势图。实验结果表明：在实验条件下，漫反射板假目标的干扰空域范围随系统接收能量增大而增大；**来袭方向与漫反射板法线方向夹角越小，漫反射板假目标的干扰空域越大。以干扰距离作为评价指标，对漫反射板假目标干扰空域进行评估，可为假目标干扰效果评估提供技术支持。
角度欺骗干扰 漫反射板 干扰距离 干扰空域 angle deception interference diffuse reflector interference distance interference airspace 红外与激光工程
2021, 50(9): 20210008
1 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
2 北京空间机电研究所, 北京 100094
介绍了高分五号全谱段光谱成像仪(VIMI)可见近红外波段星上定标组件的组成和工作方式,分析了VIMI发射后星上12次太阳漫反射板(SD)双向反射分布函数(BRDF)的量值衰减情况。对比SD反射率衰减监测仪(SDRDM)长期观测的太阳数据表明,不同监测波段探测器的衰减程度不同,其中900 nm监测波段的硅探测器衰减最大,约为4.3%。当入射角与观测方位夹角接近时,SD BRDF的衰减因子(H因子)变化很小。根据H因子的物理模型得到SDRDM实际监测的测量不确定度小于0.86%,满足小于1.5%的指标要求,且VIMI星上定标组件全寿命期输出光谱的辐亮度不确定度小于3.4%。
双向反射分布函数 太阳漫反射板 辐射定标 硅探测器 光学学报
2020, 40(20): 2029001
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学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
太阳漫反射板反射率衰减监测仪(后简称比辐射计,SDRDM)被用来监测漫反射板反射率的变化。其太阳观测端口的透过率和太阳漫射板的相对双向反射分布函数(BRDF)是随角度变化的变量,因此比辐射计观测信号会受到入射光线角度的影响,该影响因子被叫作比辐射计角度因子(简称角度因子)。提出一种使用星上数据计算角度因子的方法,该方法被使用的前提是太阳漫射板在轨前期不发生衰退。采用相同太阳角度比值计算,在不使用比辐射计角度因子的前提下验证了太阳漫反射板在轨前期的稳定性。随后计算SDRDM的角度因子,并与实验室测量结果进行比对。结果显示星上计算值与实验室测量值偏差小于0.5%,发射前测量的角度因子可以用于计算太阳漫反射板的退化因子。
遥感 星上定标 太阳漫反射板反射率衰减监测仪 角度因子 退化因子 光学学报
2020, 40(11): 1128002
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
3 国家卫星海洋应用中心, 北京 100081
建立了基于星上定标光谱仪(SCS)太阳漫反射板的绝对辐射定标模型。通过对2018年12月12日星上漫反射板定标数据进行处理,得到SCS绝对辐射定标系数。以TERRA MODIS为参考载荷,对SCS辐射定标系数进行三次交叉验证。为了提高光谱匹配精度,消除光谱设置的差异,对SCS各通道实测等效辐亮度进行插值迭代,得到光谱辐亮度,并将该结果与TERRA MODIS光谱响应函数进行积分,得到预测等效辐亮度。通过比较发现,MODIS各通道预测与实测等效辐亮度具有非常好的一致性,相对偏差均值最大为2.78%,表明SCS辐射定标系数真实可靠,具有较高的定标精度。同时也验证了双向反射分布函数(BRDF)、透过率等参数具有较高的测试精度。
遥感 星上定标光谱仪 太阳漫反射板 辐射定标 验证
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学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
3 中国资源卫星应用中心, 北京 100094
4 北京空间机电研究所, 北京 100094
针对推扫型光学遥感器成像光学系统中线阵CCD探测器各像元响应不一致的现象,提出一种基于太阳漫反射板星上相对辐射定标方法。该方法以实验室积分球定标数据作为参考标准,对星上太阳漫反射板定标数据进行平场校正,消除了相机视场内杂散光及双向反射分布函数(BRDF)分布对相对定标结果带来的影响;进而得到各像元的相对定标系数,最后将相对定标系数应用于海洋、戈壁滩、云层三种不同地物目标场景。结果表明:三种地物场景的原始影像中存在的各种垂直条纹噪声可以得到有效消除;相对定标后各场景影像条纹系数均优于0.0045;基于太阳漫反射板相对定标方法可对线阵CCD探测器进行大动态范围内相对辐射校正,具有较高的时效性和定标精度,以满足星上相对辐射定标需求。
遥感 线阵CCD探测器 太阳漫反射板 相对辐射定标 条纹系数
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
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 国家卫星气象中心, 北京 100081
为了提高CO2探测仪的在轨辐射定标精度, 建立了在轨辐射校正原理, 并对关键环节漫反射板的制备、BRDF定标和应用进行了系统的研究。根据CO2探测仪的工作原理与系统组成, 介绍了星上定标设备和在轨辐射定标策略, 确定了漫反射板的制备方法和优化工艺参数, 制定了以标准灯和标准探测器为传递链路的漫反射板BRDF的精确定标方法。对漫反射板基准BRDF、角度修正因子和半球反射率进行了测试, 对其实验室定标精度进行了分析, 并通过在轨初期的应用结果予以验证。发射前的定标结果表明, 漫反射板在760 nm、1 610 nm和2 060 nm 3个波段的定标精度均优于3%。在轨初期的测试结果表明CO2探测仪1 610 nm波段在轨绝对辐射定标精度优于5%。CO2探测仪漫反射板的定标结果满足仪器辐射定标对漫反射板定标的精度要求。
碳卫星 CO2探测仪 漫反射板 双向反射分布函数 在轨定标策略 carbon satellite carbon dioxide spectrometer diffuser Bidirectional Reflection Distribution Function (BR on-orbit calibration strategy
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
星载成像光谱仪在轨通过漫反射板获取太阳参考谱时, 漫反射板自身光谱结构会引入到太阳参考谱中, 影响气体的反演精度。 基于此, 分析了漫反射板光谱结构产生原理, 并在实验室完成了铝漫反射板光谱特性的测量, 得到了铝漫反射板在观测角度［15°, 40°］内的光谱结构。 由结果可知, 在波段450～600 nm, SFA基本保持不变, 大小为0.2%～0.6%； 在波段600～750 nm, SFA逐渐增大, SFA为0.3%～1.6%。 对光谱结构的降低进行了讨论, 通过对漫反射板的光谱进行平滑校正, 可将光谱结构降低约76%。
星载铝漫反射板 光谱结构 气体反演 光谱分析 Space borne aluminum diffuser Spectral structure Gases inversion Spectrum analysis
