CN107462525A - 一种线性渐变滤光片的光谱特征参数测试方法 - Google Patents
一种线性渐变滤光片的光谱特征参数测试方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种线性渐变滤光片的光谱特征参数测试方法,属于滤光片检测技术领域。首先：搭建滤光片透过率测试系统；利用光谱仪测量平行光源的辐照度；利用光谱仪测量光源经线性渐变滤光片出射光的辐照度，经数据处理得到光谱透过率曲线，拟合得到通带的中心波长、半宽高等参数；调节微动位移平台，对线性渐变滤光片的不同测量点进行测试；根据不同测量点的中心波长，拟合得到滤光片的线性色散系数。本发明方法使用的实验装置简单、操作方便、测量精度高、动态测量范围大、光谱测量范围广。
Description
技术领域
本发明涉及一种线性渐变滤光片的光谱特征参数测试方法,属于滤光片检测技术领域。
背景技术
线性渐变滤光片是一种光谱特性随位置线性变化的光学薄膜器件。作为分光元件，线性渐变滤光片以其成本低、光谱分辨率高、稳定性好等特点，在波分复用、便携式分光和光谱成像等领域得到了广泛的应用。光谱特征参数是评价线性渐变滤光片性能的重要指标，是进行相关仪器设计的前提和基础，具有重要的现实意义。然而线性渐变滤光片在镀膜的过程中，受沉积方法、沉积条件和沉积参数等因素的影响，会引入各种误差，使得其实测光谱特征参数与理论设计存在偏差，因而要将其应用于相关领域，就必须对其进行检测。
为精确地获取线性渐变滤光片的光谱特征参数，需要对线性渐变滤光片的光谱透过率进行检测。目前多采用单色仪扫描法对线性渐变滤光片光谱透过率进行检测，其测量过程：通过控制单色仪以一定的步长输出单色光，分别采集光直接照射到CCD探测器和通过线性渐变滤光片透射到CCD探测器的图像，经数据处理后得到线性渐变滤光片透过率曲线。这种测量方法虽然性能稳定、测量精度较高,但待检测的线性渐变滤光片样品应小于CCD的几何尺寸，光谱透过率检测范围也受到CCD光谱响应范围的限制，难以实现宽谱段、大动态范围内光谱透过率的精确测量。
发明内容
本发明的目的是提出一种线性渐变滤光片光谱特征参数的测试方法，以实现对线性渐变滤光片宽谱段、大动态范围内透过率的精确测量，进而通过数据处理得到线性渐变滤光片的光谱特征参数。
本发明提出的线性渐变滤光片光谱特征参数测试方法，包括以下步骤：
(1)将一个光源设置在平行光管的一侧，组成一个平行光源，在平行光管的另一侧设置一个微动位移平台，设置一个光谱仪，光谱仪的光学探头置于微动位移平台的另一侧；
(2)开启光源，利用光谱仪，采集上述平行光源的辐照度E0(λ)，其中λ为光源波长；
(3)将待测线性渐变滤光片安装在微动位移平台，利用光谱仪，再次采集平行光源经待测线性渐变滤光片透射后的辐照度E(λ，xi)，其中xi为待测线性渐变滤光片的测量点位置，使微动位移平台在垂直于平行光管的方向上、下移动，得到待测线性渐变滤光片的不同测量点的辐照度E(λ，x)；
(4)利用下式，计算待测线性渐变滤光片在每个测量点的光谱透过率，得到光谱透过率曲线τ(λ，x)：
(5)根据上述光谱透过率曲线τ(λ，x)，利用下式，拟合得到待测线性渐变滤光片的中心波长λc(x)和半高宽Δλ(x)：
(6)根据上述中心波长λc(x)，利用下式，通过线性拟合得到待测线性渐变滤光片的线性色散系数k0：
λc(x)＝k0x+b0
其中，b0为待测线性渐变滤光片在起始测量点的中心波长。
本发明提出的线性渐变滤光片光谱特征参数测试方法，其优点是：
本发明测试方法采用的实验装置简单，操作方便,以光谱仪为测量设备，其检测的线性渐变滤光片的波长范围几乎不受限制，同时能够达到较高的测量精度，可实现对线性渐变滤光片宽谱段范围内单点光谱透过率透过的实时测量。相比于已有的常规单色仪扫描的测量方法，本发明方法待检测的线性渐变滤光片的几何尺寸不受制约，通过调节微动位移平台能够实现对线性渐变滤光片大动态范围内光谱透过率的精确测量，进一步经数据处理得到线性渐变滤光片的光谱特征参数。
附图说明
图1为本发明方法涉及的测试装置示意图。
图2是本发明方法的流程框图。
图3是待测线性渐变滤光片的在一个测量点的光谱透过率实测值及其拟合曲线图。
图4是待测线性渐变滤光片的测量点与中心波长之间线性拟合曲线示意图。
图1中，1是光源，2是平行光管，3是微动位移平台，4是光纤探头，5是光谱仪，6是线性渐变滤光片。
具体实施方式
本发明提出的线性渐变滤光片光谱特征参数测试方法，包括以下步骤：
(1)将一个光源设置在平行光管的一侧，组成一个平行光源，在平行光管的另一侧设置一个微动位移平台，设置一个光谱仪，光谱仪的光学探头置于微动位移平台的另一侧；
(2)开启光源，利用光谱仪，采集上述平行光源的辐照度E0(λ)，其中λ为光源波长；
(3)将待测线性渐变滤光片安装在微动位移平台，利用光谱仪，再次采集平行光源经待测线性渐变滤光片透射后的辐照度E(λ，xi)，其中xi为待测线性渐变滤光片的测量点位置，使微动位移平台在垂直于平行光管的方向上、下移动，得到待测线性渐变滤光片的不同测量点的辐照度E(λ，x)；
(4)利用下式，计算待测线性渐变滤光片在每个测量点的光谱透过率，得到光谱透过率曲线τ(λ，x)：
(5)根据上述光谱透过率曲线τ(λ，x)，利用下式，拟合得到待测线性渐变滤光片的中心波长λc(x)和半高宽Δλ(x)：
(6)根据上述中心波长λc(x)，利用下式，通过线性拟合得到待测线性渐变滤光片的线性色散系数k0：
λc(x)＝k0x+b0
其中，b0为待测线性渐变滤光片在起始测量点的中心波长。
下面结合附图对本发明作出进一步说明：
如图1所示，本发明提出的线性渐变滤光片光谱透过率测试装置，包括光源(1)、平行光管(2)、微动位移平台(3)、光纤探头(4)光谱仪(5)和线性渐变滤光片(6)组成。本发明方法的一个实施例中，光源可以为为连续谱光源，也可以为连续谱的LED灯，白光激光器、卤钨灯，氙灯等光源。微动位移平台可以采用大恒光电公司的数显平移台GCM-830304M。光谱仪可以采用美国ASD公司的FieldSpec 4光谱仪Hi-Res NG。光纤探头为光谱仪的辅助配件。待测线性渐变滤光片为上海晶鼎光电科技有限公司的H-K9L型线性渐变滤光片。
以下结合图2描述根据本发明的一种线性渐变滤光片光谱透过率的测试方法。
本发明的一种线性渐变滤光片的光谱特征参数测试方法，包括以下步骤:
(1)将一个光源设置在平行光管的一侧，组成一个平行光源，在平行光管的另一侧设置一个微动位移平台，设置一个光谱仪，光谱仪的光学探头置于微动位移平台的另一侧；
(2)开启光源，利用光谱仪，采集上述平行光源的辐照度E0(λ)，其中λ为光源波长；
(3)将待测线性渐变滤光片安装在微动位移平台，利用光谱仪，再次采集平行光源经待测线性渐变滤光片透射后的辐照度E(λ，xi)，其中xi为待测线性渐变滤光片的测量点位置，使微动位移平台在垂直于平行光管的方向上、下移动，得到待测线性渐变滤光片的不同测量点的辐照度E(λ，x)；
(4)利用下式，计算待测线性渐变滤光片在每个测量点的光谱透过率曲线τ(λ，x)：
(5)根据上述各测量点的光谱透过率曲线τ(λ，x)，利用下式拟合得到待测线性渐变滤光片的中心波长λc(x)、半高宽Δλ(x)，图3所示为线性渐变滤光片的某个测量点的光谱透过率的测量曲线及拟合曲线：
(6)根据上述中心波长λc(x)，利用下式线性拟合得到待测线性渐变滤光片的线性色散系数k0：
λc(x)＝k0x+b0
其中，b0为待测线性渐变滤光片在起始测量点的中心波长。根据上述步骤(5)中获取的各测量点的中心波长λc(x)和测量点的位置x进行线性拟合，计算获得所述滤光片的线性色散系数k0。线性渐变滤光片各测量点的中心波长与测量点位置的拟合曲线，如图4所示。
Claims (1)
1.一种线性渐变滤光片光谱特征参数测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将一个光源设置在平行光管的一侧，组成一个平行光源，在平行光管的另一侧设置一个微动位移平台，设置一个光谱仪，光谱仪的光学探头置于微动位移平台的另一侧；
(2)开启光源，利用光谱仪，采集上述平行光源的辐照度E0(λ)，其中λ为光源波长；
(3)将待测线性渐变滤光片安装在微动位移平台，利用光谱仪，再次采集平行光源经待测线性渐变滤光片透射后的辐照度E(λ，xi)，其中xi为待测线性渐变滤光片的测量点位置，使微动位移平台在垂直于平行光管的方向上、下移动，得到待测线性渐变滤光片的不同测量点的辐照度E(λ，x)；
(4)利用下式，计算待测线性渐变滤光片在每个测量点的光谱透过率，得到光谱透过率曲线τ(λ，x)：
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(5)根据上述光谱透过率曲线τ(λ，x)，利用下式，拟合得到待测线性渐变滤光片的中心波长λc(x)和半高宽Δλ(x)：
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(6)根据上述中心波长λc(x)，利用下式，通过线性拟合得到待测线性渐变滤光片的线性色散系数k0：
λc(x)＝k0x+b0
其中，b0为待测线性渐变滤光片在起始测量点的中心波长。
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