深空檢測(cè)AOTF紅外成像光譜儀系統(tǒng)定標(biāo)技術(shù)研究.pdf

1、光譜探測(cè)是分析物質(zhì)成分的主要方法之一，系統(tǒng)定標(biāo)是光譜儀研制及推廣應(yīng)用的必要條件。自從成像光譜儀于二十世紀(jì)80年代開始在多光譜遙感成像技術(shù)的基礎(chǔ)上誕生以來(lái)，研究人員就開始了光譜定標(biāo)、輻射定標(biāo)、系統(tǒng)評(píng)價(jià)等方面的研究。新型分光器件——聲光可調(diào)諧濾波器(Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF)首先用作航天光譜探測(cè)的分光器件，被認(rèn)為是20世紀(jì)90年代光譜儀最突出的進(jìn)展，也常被稱作第五代分光技術(shù)。AOTF可以通過改變射頻

2、驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率來(lái)調(diào)整輸出衍射光的波長(zhǎng)，具有體積小、重量輕、可編程、響應(yīng)快速、穩(wěn)固易于集成以及較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力等特點(diǎn)，在深空探測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用中具備優(yōu)勢(shì)。
　　 國(guó)內(nèi)基于聲光可調(diào)諧濾波器的光譜儀器起步比較晚，特別在其空間應(yīng)用方面。針對(duì)深空光譜探測(cè)應(yīng)用，我國(guó)正在開展AOTF紅外成像光譜儀的研制，其系統(tǒng)評(píng)價(jià)及數(shù)據(jù)應(yīng)用需要解決其精細(xì)定標(biāo)問題，地面檢測(cè)及驗(yàn)證其在空間惡劣環(huán)境中的特性，迫切需要開展深空探測(cè)AOTF紅外成像光譜儀的系統(tǒng)定標(biāo)技術(shù)研究

3、。論文以深空探測(cè)應(yīng)用背景下的AOTF成像光譜儀定標(biāo)技術(shù)為研究對(duì)象，具體研究新型AOTF分光器件的性能檢測(cè)、AOTF成像光譜儀定標(biāo)及空間寬溫度環(huán)境下的響應(yīng)特性，特別針對(duì)凝視型成像、射頻光譜調(diào)制分光、溫度效應(yīng)機(jī)理進(jìn)行具體分析，在此基礎(chǔ)上建立AOTF紅外成像光譜儀的光譜、輻射定標(biāo)及數(shù)據(jù)預(yù)處理的理論基礎(chǔ)及切實(shí)可行的工程方法。
　　 本文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　 1.深空探測(cè)應(yīng)用背景的AOTF成像光譜儀系統(tǒng)定標(biāo)方法及工程實(shí)施

4、。
　　 基于AOTF射頻調(diào)制分光機(jī)理及空間應(yīng)用特點(diǎn)，建立AOTF分光型成像光譜儀的定標(biāo)方法，并完成了相應(yīng)專用定標(biāo)設(shè)備的研制。該方法及相應(yīng)的定標(biāo)設(shè)備已應(yīng)用在月表探測(cè)用成像光譜儀VNIS研制及定標(biāo)中，驗(yàn)證了定標(biāo)方法的可行性，定標(biāo)設(shè)備的有效性。該系統(tǒng)定標(biāo)方法，在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中未見報(bào)道，具有創(chuàng)新。
　　 2.新型分光器件AOTF電光性能精細(xì)檢測(cè)方法及設(shè)備研制。
　　 在對(duì)AOTF分光特性具體分析的基礎(chǔ)上，形成AOTF電光

5、精能精細(xì)檢測(cè)方法，并以此為基礎(chǔ)完成AOTF性能檢測(cè)系統(tǒng)的研制。檢測(cè)方法及檢測(cè)系統(tǒng)的研制，不但直接應(yīng)用于月表探測(cè)用成像光譜儀VNIS的系統(tǒng)定標(biāo)，而且還應(yīng)用于我國(guó)國(guó)產(chǎn)可見及紅外AOTF分光器件的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過程中。相應(yīng)檢測(cè)方法及設(shè)備是在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，方法更先進(jìn)，檢測(cè)設(shè)備性能更優(yōu)。
　　 3.復(fù)雜溫度環(huán)境下的AOTF紅外成像光譜儀溫度響應(yīng)特性研究及預(yù)處理模型。
　　 基于AOTF紅外成像光譜儀的光電響應(yīng)模型，在對(duì)紅

6、外探測(cè)器、電子學(xué)及AOTF的溫度特性具體分析及試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，建立了復(fù)雜溫度環(huán)境下AOTF成像光譜儀的溫度影響數(shù)理模型。以月面探測(cè)應(yīng)用VNIS的具體對(duì)象，形成了溫度響應(yīng)預(yù)處理模型及相應(yīng)軟件，并試驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的可行性及有效性。該溫度響應(yīng)特性模型在國(guó)內(nèi)外未有相似文獻(xiàn)報(bào)道。
　　 總之，深空探測(cè)AOTF紅外成像光譜儀系統(tǒng)定標(biāo)技術(shù)研究不但可為AOTF紅外成像光譜儀在月球、火星、金星等深空行星探測(cè)的進(jìn)一步應(yīng)用提供技術(shù)支持，同時(shí)也可為其