CN116358702A - 一种光谱仪功率校准装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光谱仪功率校准装置及方法，该装置包括激光器、可调光衰减器、分束器、光开关、驱动电路、功率调节模块、功率监测模块和校准系数计算模块，激光器在驱动电路的驱动下产生单色光，单色光通过可调光衰减器后进入分束器，分为参考光和校准光两路光束，参考光进入功率监测模块，获取参考光的参考功率值；校准光经光开关的第二通道进入光谱仪的分光模块，再通过探测器、数据采集模块和FPGA获取功率值，校准系数计算模块根据参考光的参考功率值和校准光的功率值计算获得功率校准系数。本发明能够实现对光谱仪的定期维护和自动化功率校准，保证光谱仪长期使用中的功率准确度。

Description

一种光谱仪功率校准装置及方法

技术领域

本发明涉及光谱仪校准技术领域，尤其涉及一种光谱仪功率校准装置及方法。

背景技术

光谱仪(Spectroscope)是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，由棱镜或衍射光栅等构成，利用光谱仪可测量物体表面反射的光线，其工作原理是将光源发出的光束按照不同的波长分离出来，配合各种光电探测器件对谱线强度进行测量，获得光谱曲线，基于该光谱曲线再计算色品坐标、色温、显色指数、光通量、辐射通量等光色性能参数。然而，由于光谱仪中光栅的衍射效率、探测器的量子效率、镜片的反射效率或透射效率等多重因素的影响，利用简单函数计算获得的光谱曲线电压值与入射光功率的关系存在一定的误差，即根据获取的光谱曲线的电压值计算入射光功率值存在较大的误差，因此，需要对光谱仪功率进行校准，以使得利用该光谱仪测试的入射光的功率值与利用标准光功率计测试入射光的功率测试值一致，保证光谱仪测试时入射光的功率准确性。

现有技术中，申请号为CN201510731548.8的中国专利公开了一种真空紫外成像光谱仪校准装置，包括用于产生不同波段的紫外光的真空紫外光源、用于将所述紫外光进行分光和均匀处理的真空紫外光处理模块、用于提供特征靶标，将所述紫外光转换为具有相应特征的紫外光，并发送至标准紫外成像光谱仪或被校准紫外成像光谱仪的真空紫外靶标模块、用于接收靶标模块输出的紫外光并输出标准光辐射功率的标准紫外成像光谱仪和用于接收所述标准光辐射功率和被校准紫外成像光谱仪输出的光辐射功率，并输出校准结果的控制模块，实现在发射前对真空紫外成像光谱仪进行校准，保证真空紫外成像光谱仪在空间站的正常运行；申请号为CN201610248470.9的中国专利公开了一种光谱仪及其校正方法，包括入射光学单元、入射狭缝、对入射光进行色散的色散单元、用于接收色散光的阵列探测器、宽波段探测器，该宽波段探测器接收经色散单元衍射形成的零级次光束，通过在宽波段探测器的光电转换元件前设置与V(λ)曲线相匹配的滤色片，利用宽波段探测器测得的光度信息校正阵列探测器的线性，获得被测量的绝对辐射量，利用阵列探测器测得的相对光谱功率分布对宽波段探测器的光度信息进行光谱失匹配校正，提高光度测量精度；论文《多光谱成像光谱仪相对光谱功率响应度测试技术研究》公开了一种可见光到近红外成像光谱仪功率响应度校准方法与测试装置，采用光谱功率分布已知的标准光源直接对成像光谱仪进行校准测试，根据各个像元点的输出信号直接给出光谱功率响应度。

上述现有技术中，(1)采用外置光源、光衰减器、光功率计等搭建的测试系统进行校准，测试系统复杂且体积较大，搬运极不方便，并且需要手动进行校准，操作复杂、效率较低；(2)现有的功率校准方法，通常仅在光谱仪出厂时进行校准，当光谱仪使用较长时间后，所测功率值发生变化，功率校准系数不再适用，需要返厂维修再次校准，耗时费力。

发明内容

为解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种光谱仪功率校准装置及方法，该功率校准装置可集成于光谱仪内部，实现对光谱仪的定期维护和功率校准，保证光谱仪长期使用中的功率准确度；实现自动化功率校准，减小功率校准复杂程度，简化功率校准流程，且校准后的光谱仪功率值更准确。

第一方面，本公开提供了一种光谱仪功率校准装置，包括：激光器、可调光衰减器、分束器、光开关、驱动电路、功率调节模块、功率监测模块和校准系数计算模块；

所述功率调节模块用于控制所述驱动电路和所述可调光衰减器，通过控制驱动电路驱动激光器生成单色光，通过控制调光衰减器对激光器生成的单色光进行衰减值的调节，所述分束器用于将输入的单色光分为参考光和校准光两路光束，所述参考光进入功率监测模块，所述功率监测模块用于获取参考光的参考功率值，所述校准光通过光开关的第二通道进入光谱仪，所述校准系数计算模块用于根据参考光的参考功率值和获取的光谱仪校准光功率值计算获得功率校准系数。

进一步的技术方案，所述光谱仪功率校准装置的工作过程包括：

所述激光器作为参考光源在驱动电路的驱动下产生用于功率校准的单色光，单色光通过可调光衰减器后进入分束器，分为参考光和校准光两路光束，参考光进入功率监测模块，获取参考光的参考功率值；校准光通过光开关的第二通道进入光谱仪的分光模块，经分光模块分光后入射至探测器进行光电转换，再通过数据采集模块采集电信号，通过FPGA获取功率值，所述校准系数计算模块根据参考光的参考功率值和校准光的功率值计算获得功率校准系数；

所述分光模块、探测器、数据采集模块和FPGA组成光谱仪。

进一步的技术方案，还包括：校准系数存储模块，所述校准系数存储模块用于存储校准系数计算模块计算获得的功率校准系数，同时还存储原始响应率曲线和波长偏差曲线。

第二方面，本公开提供了一种光谱仪功率校准方法，基于上述光谱仪功率校准装置实现，包括：

步骤1、开启激光器的驱动电路，通过功率调节模块设置初始档位的初始校准功率值P₀为最大功率值P_max，通过激光器生成相应功率的单色光；

步骤2、可调光衰减器以设定衰减值对输入的单色光功率值进行调节，调节后的单色光通过分束器分为参考光和校准光两路光束，开启功率监测模块，监测参考光功率值，判断参考光功率值是否满足判定条件，若符合则进行下一步；

步骤3、校准光通过光开关的第二通道进入光谱仪的分光模块，分光模块开始进行扫描，校准光经分光后，入射至探测器表面，经数据采集模块和FPGA形成光谱曲线，基于光谱曲线，采用峰值搜索算法定位出峰值波长位置，进而确定峰值处的电压值；

步骤4、待扫描完成后，判断当前档位的参考光功率值是否等于最小功率值，若否则循环重复进行步骤2～4，直至满足该条件，若是则校准系数计算模块获取每一档位的参考光功率值和测试电压值，计算功率校准系数。

进一步的技术方案，所述步骤2的判定条件为：

功率调节模块根据测试参考光功率值P_i和当前档位的功率设定值P_s进行判断，若测试参考光功率值P_i等于功率设定值P_s，则进行下一步，否则，则控制可调光衰减器以衰减值α对单色光功率值进行调节，直至测试参考光功率值P_i最终等于功率设定值P_s。

进一步的技术方案，所述步骤3中，重复扫描多次，得到第j次扫描后搜索的峰值V_ij，通过求平均计算得到第i个档位峰值处的电压值V_i，其中，j＝1,2,3,…,M，i＝1,2,3,…,N。

进一步的技术方案，所述步骤4中，判断第i个档位的参考光功率值P_i是否等于最小功率值P_min，如否，则循环重复进行步骤2～4，对第i+1个档位的参考光功率值所对应的第i个档位峰值处的电压值V_i+1，反之，校准系数计算模块通过功率监测模块和光谱仪的数据采集模块、FPGA分别获取每一档位即N个档位的参考光功率值和测试电压值，计算功率校准系数。

进一步的技术方案，计算功率校准系数，包括：

将N个档位的校准功率值P_i与测试电压值V_i通过校准系数计算模块进行三次多项式拟合，计算获得功率校准系数。

进一步的技术方案，还包括：基于计算获得的整个波长范围内的光谱功率，进行二次校准。

进一步的技术方案，所述二次校准包括：

引入波长的误差曲线δ(λ)，由当前测试波长点的功率值计算得到全谱段的显示功率值P_D(λ)，公式为：

P_D(λ)＝f[λ+δ(λ)]*{a*V(λ)³+b*V(λ)²+c*V(λ)+d}；

其中，a、b、c、d为功率校准系数，V(λ)为波长λ时的测试电压值，误差曲线δ(λ)由波长标定时拟合后的误差得到。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

1、本发明提供了一种光谱仪功率校准装置，该装置由驱动电路、DFB激光器、可调光衰减器、分束器、光开关、功率调节模块、功率监测模块、校准系数计算模块和校准系数存储模块组成，各模块体积小、重量轻，可集成于光谱仪内部，可用于光谱仪的定期维护和功率校准，保证光谱仪长期使用中的功率准确度。

2、本发明中，功率调节模块结合功率监测模块能够调节激光器驱动电压和可调光衰减器的衰减值，能够对不同档位的功率值进行自动校准，减小功率校准复杂程度，简化功率校准流程。

3、本发明提供了一种光谱仪功率校准方法，通过三次多项式拟合计算出功率校准系数a、b、c、d，能够减小测试值与实际值的误差，提升整个光谱仪的功率线性度指标；同时，在光谱功率计算时，考虑了波长偏差的影响，引入了波长误差函数，能够有效消除由于波长偏差造成的光谱功率计算的偏差，由于拟合曲线本身是连续的，不存在功率断档现象，能够提升光谱功率线性度，保证功率的连续性。

4、本发明中，测试时将光开关切换至第一通道，校准时将光开关切换至第二通道，测试光与校准光互不干扰，能够实现自动化功率校准。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例一所述光谱仪功率校准装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二所述光谱仪功率校准方法的流程图；

图3为本发明实施例二中波长偏差造成的功率偏移图；

图4为本发明实施例二中调整后波长偏差造成的功率偏移图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

为了解决背景技术中所存在的问题，使得光谱仪在测试过程中以及在长时间使用后，能够保持较高的功率准确度，本实施例提供了一种光谱仪功率校准装置，如图1所示，包括：激光器、可调光衰减器、分束器、光开关、驱动电路、功率调节模块、功率监测模块和校准系数计算模块。在本实施例中，采用DFB(Distributed Feedback Laser)激光器即分布式反馈激光器，作为参考光源，功率调节模块用于控制驱动电路和可调光衰减器，通过控制驱动电路驱动DFB激光器生成单色光，通过控制光衰减器对DFB激光器生成的单色光进行衰减值的调节，即调节DFB激光器驱动电压和可调光衰减器的衰减值，以此实现对不同档位的单色光功率值进行自动校准，实现对生成的单色光功率的调控，采用50:50分束器，将输入的单色光分为50％的参考光和50％的校准光两路光束，功率监测模块用于获取参考光的参考功率值，校准系数计算模块用于根据参考光的参考功率值和获取的校准光功率值计算获得功率校准系数。

该光谱仪功率校准装置的工作原理为：DFB激光器作为参考光源在驱动电路的驱动下产生用于功率校准的单色光，单色光通过可调光衰减器后进入50:50分束器，分为50％的参考光和50％的校准光两路光束，参考光进入功率监测模块，该功率监测模块用于获取参考光的参考功率值，该参考功率值为真实的光功率大小；在本实施例中采用1×2光开关，将1×2光开关切换至第二通道，校准光通过1×2光开关的第二通道进入光谱仪的分光模块，经分光模块分光后入射至探测器进行光电转换，将光信号转换为模拟电信号，再通过数据采集模块采集模拟电信号，并将模拟电信号转换为数字电信号，再通过FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)形成光谱曲线，基于光谱曲线获取校准光的功率值(此处也可获取校准光的电压值)，校准系数计算模块根据参考光的参考功率值和校准光的功率值计算获得功率校准系数。上述分光模块、探测器、数据采集模块和FPGA组成光谱仪。

考虑到波长的偏移也将导致光谱功率计算的误差，因此，本实施例所提出的功率校准装置还包括校准系数存储模块，该校准系数存储模块用于存储校准系数计算模块计算获得的功率校准系数，同时还存储原始响应率曲线和波长偏差曲线，在利用光谱仪测试待测光功率时，将1×2光开关切换至第一通道，待测光通过输入光接口、1×2光开关的第一通道进入分光模块后，经衍射分光后通过探测器，数据采集模块采集待测光电信号并从校准系数存储模块中提取功率校准系数，进而计算获得待测光的校准后的功率值。

本实施例上述功率校准装置由驱动电路、DFB激光器、可调光衰减器、50:50分束器、1×2光开关、功率调节模块、功率监测模块、校准系数计算模块和校准系数存储模块组成，各模块体积小、重量轻，可集成于光谱仪内部，可用于光谱仪的定期维护和功率校准，保证光谱仪长期使用中的功率准确度。

实施例二

在上述实施例的基础上，本实施例提供了一种光谱仪功率校准方法，如图2所示，包括：

步骤S1、对光谱仪功率进行校准，首先将1×2光开关切换至第二通道，开启功率校准装置中的DFB激光器的驱动电路，通过功率调节模块设置初始档位的初始校准功率值P₀为最大功率值P_max，通过驱动电路驱动DFB激光器生成初始档位的初始校准功率值P₀为P_max的单色光；

步骤S2、单色光输入可调光衰减器，功率调节模块控制可调光衰减器以衰减值α对单色光功率值进行调节，调节后的单色光通过50:50分束器分为参考光和校准光两路光束，开启功率监测模块，监测参考光功率值P_i，其中，i＝1,2,3,…,N，N表示档位的个数(该档位是指功率值的档位，如功率值每增加或减小10dB为一档)，功率调节模块根据测试参考光功率值P_i和当前档位的功率设定值P_s进行判断，若测试参考光功率值P_i等于功率设定值P_s，则进行下一步，否则，则控制可调光衰减器以衰减值α对单色光功率值进行调节，直至测试参考光功率值P_i最终等于功率设定值P_s；

具体的，每一档位设置相应的功率设定值，以第一档位为例，单色光输入可调光衰减器，功率调节模块控制可调光衰减器以衰减值α对单色光功率值进行调节，调节后的单色光通过50:50分束器分为参考光和校准光两路光束，开启功率监测模块，监测参考光功率值P₁＝P₀-α，功率调节模块根据测试参考光功率值P₁和第一档位的功率设定值P_s1进行判断，若测试参考光功率值P₁等于功率设定值P_s1，则进行下一步，否则，则控制可调光衰减器以衰减值α对单色光功率值进行调节，直至测试参考光功率值P₁最终等于功率设定值P_s1；

步骤S3、切换1×2光开关至第二通道，校准光通过1×2光开关的第二通道进入光谱仪的分光模块，分光模块开始进行扫描，经1×2光开关第二通道进入分光模块的校准光经过分光后，入射至探测器表面，通过探测器进行光电转换，将光信号转换为模拟电信号，再通过数据采集模块采集模拟电信号，并将模拟电信号转换为数字电信号，并传入FPGA形成光谱曲线，基于光谱曲线，采用峰值搜索算法定位出峰值波长位置。

步骤S4、重复扫描多次，得到第j(j＝1,2,3,…,M)次扫描后搜索的峰值V_ij，通过求平均计算得到第i个档位峰值处的电压值V_i，由公式(1)表示，即：

步骤S5、待重复扫描完成后，判断第i个档位的参考光功率值P_i是否等于最小功率值P_min，如否，则进行上述步骤S2～S5，获取第i+1个档位的参考光功率值所对应的第i个档位峰值处的电压值V_i+1，其中，α为设定的衰减值；反之，校准系数计算模块通过功率监测模块和光谱仪的数据采集模块、FPGA分别获取每一档位即N个档位的参考光功率值(即校准功率值)和电压值，计算功率校准系数。

具体的，将N个档位的校准功率值P_i与测试电压值V_i(i＝1,2,3,…,N)，通过校准系数计算模块按照下述公式(2)进行三次多项式拟合，计算获得功率校准系数a、b、c、d。

P＝a*V³+b*V²+c*V+d (2)

此外，考虑到整个光谱范围内的其他波长点的功率值，上述公式(2)可变换为公式(3)，即：

P(λ)＝a*V(λ)³+b*V(λ)²+c*V(λ)+d (3)

其中，λ表示波长。

步骤S6、在校准完成后，在实际测试时，将1×2光开关切换至第一通道，待测光通过输入光接口、1×2光开关的第一通道进入分光模块后，经衍射分光后通过探测器，数据采集模块采集待测光电信号并从校准系数存储模块中提取功率校准系数a、b、c、d，进而计算获得待测光的校准后的功率值，减小测试值与实际值的误差，从而提升光谱功率线性度。

进一步的，基于计算获得的整个波长范围内的光谱功率，进行二次校准。

具体的，P_D(λ₀)为计算得到的功率值P(λ)校准后的显示输出值，可由公式(4)表示：

P_D(λ)＝f(λ)*P(λ) (4)

其中，f(λ)为以λ₀处的功率值P(λ₀)为基准的归一化响应率曲线。该响应率曲线为光谱仪出厂测试后得到的原始曲线，存储在内存中，在功率校准时调用该曲线。该响应率曲线的获取方式为：采用标准光谱仪测试标准宽谱光源，得到的标准光谱曲线P_B(λ)，再利用本实施例的光谱仪测试标准宽谱光源，得到的待测光谱曲线P′_B(λ)，则响应率曲线为f(λ)＝P_B(λ)/P′_B(λ)。

理论上f(λ₀)＝1，然而由于波长的偏移也会带来光谱功率计算的误差，如图3所示，若以λ₀′作为λ₀，即以f(λ₀′)作为f(λ₀)，则计算其他波长处的显示功率值P_D(λ)会存在误差。

因此，为了消除波长偏差的影响，需要对基于功率校准系数和测试电压值计算获取的功率值进行二次校准，需要对上述公式(4)进行修正，在本实施例中，如图4所示，对原始响应率曲线进行偏移，引入了波长的误差曲线δ(λ)，其中，误差曲线δ(λ)由波长标定时拟合后的误差得到，再由当前测试波长点的功率值计算得到全谱段的显示功率值P_D(λ)，由公式(5)表示为：

P_D(λ)＝f[λ+δ(λ)]*P(λ) (5)

将上述公式(3)和公式(5)结合得到最终的功率计算公式(6)为：

P_D(λ)＝f[λ+δ(λ)]*{a*V(λ)³+b*V(λ)²+c*V(λ)+d} (6)

上述根据波长标定时拟合后的误差得到误差曲线δ(λ)。具体的，在进行功率校准前先对光谱仪进行波长标定，利用标准光源进行波长标定，标准光源的特征谱线波长值为λ_B，定标后实测波长值为λ，则误差曲线为δ(λ)＝λ-λ_B。

之后，再将待测光输入值光谱仪中，数据采集模块从校准系数存储模块提取校准系数a、b、c、d以及原始响应率曲线f(λ)和波长偏差曲线δ(λ)，并结合采集到的电压值V(λ)，按照上述公式(6)计算得到最终功率值P_D(λ)。根据公式(6)得到功率值，能够减小测试值与实际值的误差，从而提升光谱功率线性度；同时拟合曲线本身是连续的，不存在功率断档现象，能够保证功率的连续性，而且本实施例通过上述方案消除了由于波长偏移造成的光谱功率的偏差，保证最终获得的功率值更准确。

本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种光谱仪功率校准装置，其特征是，包括：激光器、可调光衰减器、分束器、光开关、驱动电路、功率调节模块、功率监测模块和校准系数计算模块；

所述功率调节模块用于控制所述驱动电路和所述可调光衰减器，通过控制驱动电路驱动激光器生成单色光，通过控制调光衰减器对激光器生成的单色光进行衰减值的调节，所述分束器用于将输入的单色光分为参考光和校准光两路光束，所述参考光进入功率监测模块，所述功率监测模块用于获取参考光的参考功率值，所述校准光通过光开关的第二通道进入光谱仪，所述校准系数计算模块用于根据参考光的参考功率值和获取的光谱仪校准光功率值计算获得功率校准系数。

2.如权利要求1所述的一种光谱仪功率校准装置，其特征是，所述光谱仪功率校准装置的工作原理为：

所述DFB激光器作为参考光源在驱动电路的驱动下产生用于功率校准的单色光，单色光通过可调光衰减器后进入50:50分束器，分为参考光和校准光两路光束，参考光进入功率监测模块，获取参考光的参考功率值；校准光通过1×2光开关的第二通道进入光谱仪的分光模块，经分光模块分光后入射至探测器进行光电转换，再通过数据采集模块采集电信号，通过FPGA获取功率值，所述校准系数计算模块根据参考光的参考功率值和校准光的功率值计算获得功率校准系数；

所述分光模块、探测器、数据采集模块和FPGA组成光谱仪。

3.如权利要求1所述的一种光谱仪功率校准装置，其特征是，还包括：校准系数存储模块，所述校准系数存储模块用于存储校准系数计算模块计算获得的功率校准系数，同时还存储原始响应率曲线和波长偏差曲线。

4.一种光谱仪功率校准方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、开启激光器的驱动电路，通过功率调节模块设置初始档位的初始校准功率值P₀为最大功率值P_max，通过激光器生成相应功率的单色光；

步骤2、可调光衰减器以设定衰减值对输入的单色光功率值进行调节，调节后的单色光通过分束器分为参考光和校准光两路光束，开启功率监测模块，监测参考光功率值，判断参考光功率值是否满足判定条件，若符合则进行下一步；

步骤3、校准光通过光开关的第二通道进入光谱仪的分光模块，分光模块开始进行扫描，校准光经分光后，入射至探测器表面，经数据采集模块和FPGA形成光谱曲线，基于光谱曲线，采用峰值搜索算法定位出峰值波长位置，进而确定峰值处的电压值；

步骤4、待扫描完成后，判断当前档位的参考光功率值是否等于最小功率值，若否则循环重复进行步骤2～4，直至满足该条件，若是则校准系数计算模块获取每一档位的参考光功率值和测试电压值，计算功率校准系数。

5.如权利要求4所述的一种光谱仪功率校准方法，其特征是，所述步骤2中判定条件为：

功率调节模块根据测试参考光功率值P_i和当前档位的功率设定值P_s进行判断，若测试参考光功率值P_i等于功率设定值P_s，则进行下一步，否则，则控制可调光衰减器以衰减值α对单色光功率值进行调节，直至测试参考光功率值P_i最终等于功率设定值P_s。

6.如权利要求4所述的一种光谱仪功率校准方法，其特征是，所述步骤3中，重复扫描多次，得到第j次扫描后搜索的峰值V_ij，通过求平均计算得到第i个档位峰值处的电压值V_i，其中，j＝1,2,3,…,M，i＝1,2,3,…,N。

7.如权利要求4所述的一种光谱仪功率校准方法，其特征是，所述步骤4中，判断第i个档位的参考光功率值P_i是否等于最小功率值P_min，如否，则循环重复进行步骤2～4，对第i+1个档位的参考光功率值所对应的第i个档位峰值处的电压值V_i+1，反之，校准系数计算模块通过功率监测模块和光谱仪的数据采集模块、FPGA分别获取每一档位即N个档位的参考光功率值和测试电压值，计算功率校准系数。

8.如权利要求7所述的一种光谱仪功率校准方法，其特征是，计算功率校准系数，包括：

将N个档位的校准功率值P_i与测试电压值V_i通过校准系数计算模块进行三次多项式拟合，计算获得功率校准系数。

9.如权利要求4所述的一种光谱仪功率校准方法，其特征是，所述步骤4还包括：基于计算获得的整个波长范围内的光谱功率，进行二次校准。

10.如权利要求9所述的一种光谱仪功率校准方法，其特征是，所述二次校准包括：

引入波长的误差曲线δ(λ)，由当前测试波长点的功率值计算得到全谱段的显示功率值P_D(λ)，公式为：

P_D(λ)＝[λ+δ(λ)]*{a*V(λ)³+b*V(λ)²+*V(λ)+d}；

其中，a、b、c、d为功率校准系数，V(λ)为波长λ时的测试电压值，误差曲线δ(λ)由波长标定时拟合后的误差得到。

Images