基于中階梯光柵的波長(zhǎng)定標(biāo)方法研究

毛靖華，王詠梅，石恩濤，張仲謀 ，江 芳

(1.中國(guó)科學(xué)院 國(guó)家空間科學(xué)中心，北京 100190；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100190)

基于中階梯光柵的波長(zhǎng)定標(biāo)方法研究

毛靖華1,2，王詠梅*1，石恩濤1，張仲謀1，江 芳1

(1.中國(guó)科學(xué)院 國(guó)家空間科學(xué)中心，北京 100190；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100190)

波長(zhǎng)定標(biāo)是儀器遙感數(shù)據(jù)定量化的前提和基礎(chǔ)。針對(duì)星載大氣微量成分探測(cè)儀視場(chǎng)大、波長(zhǎng)寬、空間分辨率和波長(zhǎng)分辨率高的特點(diǎn)，建立了基于中階梯衍射光柵的波長(zhǎng)定標(biāo)裝置。中階梯光柵因其較少的線(xiàn)密度和較大的閃耀角工作在較高的閃耀級(jí)次，光譜范圍寬且具有較高的分辨率，可在工作波段內(nèi)一次性輸出多條分布較為均勻的譜線(xiàn)，克服了傳統(tǒng)定標(biāo)方式的缺點(diǎn)，提高了定標(biāo)精度。本文首先介紹了波長(zhǎng)定標(biāo)裝置的工作原理，接著利用該裝置對(duì)高光譜大氣微量成份探測(cè)儀進(jìn)行波長(zhǎng)定標(biāo)，通過(guò)尋峰和回歸分析給出載荷的波長(zhǎng)定標(biāo)方程，并利用標(biāo)準(zhǔn)汞燈譜線(xiàn)對(duì)定標(biāo)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果表明：高光譜大氣微量成份探測(cè)儀的像元和波長(zhǎng)近似滿(mǎn)足線(xiàn)性分布規(guī)律，定標(biāo)不確定度為0.025 8 nm，汞燈特征譜線(xiàn)的定標(biāo)值和標(biāo)準(zhǔn)值偏差最大不超過(guò)0.043 5 nm，證明了定標(biāo)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

波長(zhǎng)定標(biāo)；中階梯光柵；星載大氣微量成分探測(cè)儀；光柵衍射方程

1 引 言

為滿(mǎn)足我國(guó)環(huán)境污染監(jiān)測(cè)的迫切需求，研制了風(fēng)云衛(wèi)星高光譜大氣微量成份探測(cè)儀。高光譜大氣微量成份探測(cè)儀是以差分光學(xué)吸收光譜法DOAS[1-2](Differential Optical Absorption Spectroscopy)為探測(cè)原理的成像光譜儀。高光譜大氣微量成份探測(cè)儀探測(cè)光譜范圍375～500 nm，總視場(chǎng)112°，光譜分辨率約0.4～0.6 nm，通過(guò)在衛(wèi)星上探測(cè)大氣后向散射輻射，利用DOAS算法解析微量氣體成分的分布和變化，實(shí)現(xiàn)我國(guó)對(duì)大氣微量成分全球探測(cè)。

定標(biāo)是高光譜大氣微量成份探測(cè)儀精確定量化應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)，其中一項(xiàng)主要的定標(biāo)是波長(zhǎng)定標(biāo)[2]。波長(zhǎng)定標(biāo)可以確定遙感儀器光譜特性指標(biāo)，進(jìn)而為提高儀器本身可靠性提供依據(jù)。因此，為了保證高光譜大氣微量成份探測(cè)儀能夠高精度反演微量氣體含量及變化，發(fā)射前需要對(duì)儀器進(jìn)行光譜定標(biāo)。傳統(tǒng)的波長(zhǎng)定標(biāo)利用標(biāo)準(zhǔn)譜線(xiàn)燈[3-8]或者可調(diào)激光器作為光源。譜線(xiàn)燈在遙感儀器工作范圍內(nèi)只能提供有限條且分布不均勻的譜線(xiàn)，對(duì)高分辨率光譜儀波長(zhǎng)定標(biāo)精度影響較大；可調(diào)激光器一次只能對(duì)一個(gè)波長(zhǎng)的位置進(jìn)行定標(biāo)，定標(biāo)高光譜儀器時(shí)需要定標(biāo)多條譜線(xiàn)，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)且不易操作，受掃描儀器的影響，每次引入的誤差不一樣，影響波長(zhǎng)定標(biāo)精度。

針對(duì)大氣微量成分探測(cè)儀視場(chǎng)大、探測(cè)波段寬、空間分辨率和光譜分辨率高的特點(diǎn)，研究了相應(yīng)的波長(zhǎng)定標(biāo)方法，研制了一套基于中階梯衍射光柵的波長(zhǎng)定標(biāo)實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)現(xiàn)了儀器全視場(chǎng)精確波長(zhǎng)定標(biāo)，分析了波長(zhǎng)定標(biāo)不確定度，并利用汞燈譜線(xiàn)對(duì)定標(biāo)結(jié)果進(jìn)行了檢驗(yàn)。中階梯光柵因其較少的線(xiàn)密度和較大的閃耀角工作在較高的閃耀級(jí)次，光譜范圍寬且具有較高的分辨率，基于中階梯衍射光柵的波長(zhǎng)定標(biāo)裝置可以在工作波段內(nèi)一次性輸出多條分布較為均勻的高分辨率譜線(xiàn)，克服了傳統(tǒng)定標(biāo)方式的缺點(diǎn)，提高了定標(biāo)精度，為后續(xù)波長(zhǎng)定標(biāo)提供了經(jīng)驗(yàn)。本文首先介紹了基于中階梯光柵衍射的定標(biāo)裝置的工作原理，然后對(duì)大氣微量成份探測(cè)儀進(jìn)行波長(zhǎng)定標(biāo)，最后對(duì)定標(biāo)結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)估。

2 波長(zhǎng)定標(biāo)裝置的工作原理

2.1 波長(zhǎng)定標(biāo)裝置的工作原理及光路圖

根據(jù)光柵衍射方程：

(1)

式中，α為光線(xiàn)入射角，β為衍射角，m為衍射級(jí)次，λ為中心波長(zhǎng)，d為光柵常數(shù)。

推導(dǎo)出光柵倒線(xiàn)色散公式：

(2)

式中，n為光柵刻線(xiàn)密度，dl為出射狹縫寬度，f為出射焦距長(zhǎng)度。對(duì)式(2)進(jìn)行變形可得如下式：

(3)

式(3)為狹縫寬度對(duì)應(yīng)的光譜增寬，即不同波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的光譜分辨率。

為滿(mǎn)足大氣微量成份探測(cè)儀波長(zhǎng)定標(biāo)需求，要求定標(biāo)儀器的光譜分辨率為待測(cè)儀器光譜分辨率的五分之一到十分之一，波長(zhǎng)定標(biāo)裝置結(jié)構(gòu)圖如圖1所示[9-11]。

圖1為基于中階梯衍射光柵的定標(biāo)裝置的光路圖。 它主要由前置聚光系統(tǒng)、光譜儀和后置準(zhǔn)直系統(tǒng)三個(gè)部分組成。前置聚光系統(tǒng)由光源、反射鏡M1和M2構(gòu)成，光譜儀系統(tǒng)由反射鏡M3、M4與階梯光柵組成，后置準(zhǔn)直系統(tǒng)由反射鏡M5、M6構(gòu)成。前置光學(xué)系統(tǒng)將光源能量聚焦在入射狹縫處，通過(guò)光譜儀系統(tǒng)分光并成像至出射狹縫，最后經(jīng)過(guò)后置準(zhǔn)直系統(tǒng)準(zhǔn)直后出射。

圖1 波長(zhǎng)定標(biāo)裝置結(jié)構(gòu)圖 Fig.1 Structural diagram of spectral calibration equipment

基于中階梯衍射光柵的定標(biāo)裝置光柵刻線(xiàn)為79.01 grooves/mm，衍射角為71.5°，根據(jù)式(2)，當(dāng)準(zhǔn)直鏡焦距f=615.894 mm時(shí)，對(duì)370～505 nm光譜范圍，狹縫函數(shù)測(cè)量?jī)x的光譜分辨率為0.039 4～0.057 8 nm，可滿(mǎn)足定標(biāo)要求。

2.2 波長(zhǎng)定標(biāo)光源的選擇

為保證定標(biāo)裝置對(duì)375～500 nm光譜范圍的全覆蓋，定標(biāo)光源選用日本浜松公司生產(chǎn)的L2479型超靜氙燈，該光源具有輸出功率高、光能分布穩(wěn)定等特點(diǎn)，光源主要輻射特性見(jiàn)表1。

表1 L2479的主要輻射特性

2.3 定標(biāo)裝置的輸出譜線(xiàn)及分辨率

圖2 波長(zhǎng)定標(biāo)裝置輸出的光譜圖 Fig.2 Spectrum of the calibration equipment

利用Andor公司生產(chǎn)的型號(hào)為SR-2234的光譜儀對(duì)定標(biāo)裝置輸出譜線(xiàn)進(jìn)行測(cè)量，SR-2234光譜儀光譜經(jīng)汞燈校準(zhǔn)，采用2400刻線(xiàn)光柵，光譜分辨率為0.02 nm。利用SR-2234光譜儀測(cè)量中階梯光柵定標(biāo)裝置，得到光譜圖如圖2，輸出譜線(xiàn)的中心波長(zhǎng)及分辨率如表2所示。

表2 定標(biāo)裝置的中心波長(zhǎng)及分辨率

由表2可以看出，中階梯衍射光柵定標(biāo)裝置可以在375～500 nm同時(shí)輸出多條高分辨率譜線(xiàn)。利用該特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)高光譜分辨率成像光譜儀進(jìn)行波長(zhǎng)定標(biāo)，可以保證譜線(xiàn)位置計(jì)算精度，實(shí)現(xiàn)高精度的波長(zhǎng)定標(biāo)。

3 實(shí)驗(yàn)的過(guò)程及結(jié)果

3.1 實(shí)驗(yàn)的過(guò)程

星載大氣微量成分探測(cè)儀的波長(zhǎng)定標(biāo)任務(wù)是確定出每個(gè)像元對(duì)應(yīng)的工作波長(zhǎng)，從而確定出儀器的探測(cè)波段和光譜分辨能力。由于該載荷大視場(chǎng)探測(cè)的特點(diǎn)，會(huì)出現(xiàn)譜線(xiàn)彎曲的現(xiàn)象，因此，為了更準(zhǔn)確的波長(zhǎng)定標(biāo)，需要標(biāo)定全視場(chǎng)每個(gè)像元的工作中心波長(zhǎng)，確定出波長(zhǎng)隨光譜維和空間維的分布矩陣,實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，由光源、中階梯衍射光柵定標(biāo)裝置、漫透射板、高精度轉(zhuǎn)臺(tái)、高光譜大氣微量成份探測(cè)儀和計(jì)算機(jī)組成。

星載大氣微量成分探測(cè)儀總視場(chǎng)為112°×0.8°，氙燈發(fā)出的光經(jīng)過(guò)中階梯衍射光柵定標(biāo)裝置準(zhǔn)直后照射到漫透射板上，可覆蓋約17°視場(chǎng)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)，可以對(duì)不同空間維的像元進(jìn)行定標(biāo)，多次旋轉(zhuǎn)，完成全視場(chǎng)的波長(zhǎng)定標(biāo)。

圖3 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 Fig.3 Schematic diagram of spectral calibration experiment

點(diǎn)亮光源,待氙燈穩(wěn)定10 min后開(kāi)始測(cè)量，通過(guò)調(diào)整儀器積分時(shí)間和增益以保證獲得較高的信噪比。記錄CCD感光區(qū)域光譜數(shù)據(jù)Sim-Sjn，i、j代表空間維行號(hào)，m、n代表光譜維列號(hào)。每隔10°轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，記錄下光譜數(shù)據(jù)Sim-Sjn，重復(fù)該過(guò)程，記錄下全視場(chǎng)的光譜數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)的處理與分析

儀器的波長(zhǎng)定標(biāo)過(guò)程主要包括尋峰和最小二乘法回歸。對(duì)于每條光譜，首先通過(guò)尋峰處理找出特種譜線(xiàn)對(duì)應(yīng)的像元，然后采用最小二乘法將波長(zhǎng)和像元進(jìn)行回歸分析，得到儀器的波長(zhǎng)定標(biāo)方程，最后根據(jù)定標(biāo)方程，可以計(jì)算出探測(cè)通道的光譜范圍。

將星載大氣微量成分探測(cè)儀的光譜數(shù)據(jù)扣除暗計(jì)數(shù)，選取信噪比較高的幾條譜線(xiàn)，由于高斯函數(shù)可以較好的表征光譜響應(yīng)，因此采用Gauss擬合[12-15]的方法尋峰，擬合函數(shù)如式(4)：

(4)

式中，S(X)代表大氣微量成分探測(cè)儀的儀器計(jì)數(shù)，X為像元序號(hào)，A0為擬合系數(shù)，x0為譜線(xiàn)中心峰對(duì)應(yīng)像元號(hào)，σ為譜線(xiàn)半高寬。圖4為大氣微量成分探測(cè)儀在中心波長(zhǎng)462.46 nm的處的像元和響應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。圖中實(shí)心圓點(diǎn)為每個(gè)像元對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)，曲線(xiàn)為擬合曲線(xiàn)，通過(guò)擬合，確定出峰中心對(duì)應(yīng)像元號(hào)為490.959，即該像元號(hào)和波長(zhǎng)462.46 nm對(duì)應(yīng)。

圖4 462.46 nm的像元和響應(yīng)關(guān)系圖 Fig.4 Pixels signal at the wavelength of 462.46 nm

利用尋峰處理，可以得出中心波長(zhǎng)和像元的對(duì)應(yīng)關(guān)系[Xim,λim]，其中i為行號(hào)，m為列號(hào)，λim為中心波長(zhǎng)，Xim為中心波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的像元號(hào)。由于光譜在CCD上近似成線(xiàn)性排列，所以采用最小二乘法對(duì)數(shù)據(jù)組進(jìn)行線(xiàn)性回歸分析，回歸方程如式(5)和式(6):

(5)

(6)

圖5 星載大氣微量成分探測(cè)儀在中心視場(chǎng)的回歸直線(xiàn) Fig.5 Regression line in center area of FOV obtained by hyperspectral imaging spectrometer

圖5為星載大氣微量成分探測(cè)儀在中心視場(chǎng)的回歸結(jié)果，圖中實(shí)心圓點(diǎn)代表中階梯衍射光柵定標(biāo)裝置的輸出波長(zhǎng)，直線(xiàn)為定標(biāo)方程。定標(biāo)方程如式(7):

(7)

回歸系數(shù)R2=0.999 9，說(shuō)明波長(zhǎng)和像元近似滿(mǎn)足線(xiàn)性關(guān)系，圖6為回歸殘差圖。

圖6 回歸直線(xiàn)殘差圖 Fig.6 Residual plot of the regression line

橫坐標(biāo)代表參與回歸的點(diǎn)的序號(hào)，縱坐標(biāo)代表殘差。從圖中可以看出，參與回歸的點(diǎn)置信區(qū)間均包括零點(diǎn)，沒(méi)有奇異點(diǎn)，最大偏差不超過(guò)0.04 nm，再次說(shuō)明了像元與波長(zhǎng)的關(guān)系較好的滿(mǎn)足回歸直線(xiàn)，根據(jù)回歸方程計(jì)算出探測(cè)波段為370～510 nm，滿(mǎn)足375～500 nm的設(shè)計(jì)要求。

3.3 不確定度分析

星載大氣微量成分探測(cè)儀的波長(zhǎng)定標(biāo)不確定度主要包括定標(biāo)光源的不穩(wěn)定性、尋峰誤差、回歸分析誤差。

波長(zhǎng)定標(biāo)裝置的輸出光譜不確定度取決于SR-2234單色儀測(cè)量不確定度，SR-2234單色儀的測(cè)量不確定度為0.01 nm；譜峰定位的不確定度主要由大氣微量成份探測(cè)儀的穩(wěn)定性以及采用算法等引起，不確定度優(yōu)于0.1個(gè)像元;回歸分析的不確定度由殘差標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表征。誤差傳遞公式為：

(8)

式中，σ為大氣微量成分探測(cè)儀總的波長(zhǎng)定標(biāo)不確定度，σ1為波長(zhǎng)定標(biāo)裝置的輸出光譜不確定度，σ2為譜峰定位不確定度，σ3為回歸分析不確定度。通過(guò)誤差傳遞公式可以分析出大氣微量成分探測(cè)儀中心視場(chǎng)的波長(zhǎng)定標(biāo)不確定度如表3所示。

表3 波長(zhǎng)定標(biāo)不確定度分析

3.4 定標(biāo)結(jié)果的檢驗(yàn)

利用標(biāo)準(zhǔn)汞燈譜線(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)定標(biāo)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，將標(biāo)準(zhǔn)汞燈經(jīng)光路準(zhǔn)直后通過(guò)漫透射板并照射至大氣微量成分探測(cè)儀，檢驗(yàn)裝置如圖7所示。

圖7 校驗(yàn)裝置圖 Fig.7 Schematic diagram of calibration equipment

光譜的波長(zhǎng)信息由定標(biāo)方程獲取，通過(guò)對(duì)比汞燈特征譜線(xiàn)的定標(biāo)值和標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)驗(yàn)證星載大氣微量成分探測(cè)儀波長(zhǎng)定標(biāo)的準(zhǔn)確性。表4給出了星載大氣微量成分探測(cè)儀在中心視場(chǎng)定標(biāo)波長(zhǎng)和標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的對(duì)比結(jié)果。

表4 定標(biāo)波長(zhǎng)與標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的對(duì)比

對(duì)比結(jié)果表明，峰位偏差絕對(duì)值最大不超過(guò)0.043 5 nm，說(shuō)明了波長(zhǎng)定標(biāo)方程的準(zhǔn)確性。

4 結(jié) 論

本文研究了星載大氣微量成分探測(cè)儀的波長(zhǎng)定標(biāo)技術(shù)。針對(duì)載荷大視場(chǎng)、寬探測(cè)波段的特性，確定了大氣微量成分探測(cè)儀波長(zhǎng)定標(biāo)方案，選取超靜氙燈作為定標(biāo)光源，構(gòu)建了基于中階梯衍射光柵的波長(zhǎng)定標(biāo)裝置，對(duì)儀器進(jìn)行了波長(zhǎng)定標(biāo)。波長(zhǎng)定標(biāo)裝置在375～500 nm范圍內(nèi)一次性輸出多條分布較為均勻的高分辨率譜線(xiàn)，相比傳統(tǒng)波長(zhǎng)定標(biāo)方式，不僅可以提高定標(biāo)效率，而且還能提高波長(zhǎng)定標(biāo)精度，通過(guò)數(shù)據(jù)處理后得到波長(zhǎng)定標(biāo)方程，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)汞燈譜線(xiàn)對(duì)定標(biāo)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果表明：大氣微量成分探測(cè)儀的像元與波長(zhǎng)的關(guān)系較好的符合回歸直線(xiàn)，回歸系數(shù)R2=0.999 9，探測(cè)范圍為370～510 nm，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)對(duì)定標(biāo)不確定度的分析，定標(biāo)不確定度為0.025 8 nm，為后續(xù)星載大視場(chǎng)成像光譜儀的波長(zhǎng)定標(biāo)工作積累了經(jīng)驗(yàn)。

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《發(fā) 光 學(xué) 報(bào)》—EI核心期刊 (物理學(xué)類(lèi)； 無(wú)線(xiàn)電電子學(xué)、 電信技術(shù)類(lèi))

《發(fā)光學(xué)報(bào)》是中國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)光分會(huì)與中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所共同主辦的中國(guó)物理學(xué)會(huì)發(fā)光分會(huì)的學(xué)術(shù)會(huì)刊。 該刊是以發(fā)光學(xué)、 凝聚態(tài)物質(zhì)中的激發(fā)過(guò)程為專(zhuān)業(yè)方向的綜合性學(xué)術(shù)刊物。

《發(fā)光學(xué)報(bào)》于1980年創(chuàng)刊， 曾于1992年， 1996年， 2000年和2004年連續(xù)四次被《中文核心期刊要目總覽》評(píng)為“物理學(xué)類(lèi)核心期刊”， 并于2000年同時(shí)被評(píng)為“無(wú)線(xiàn)電電子學(xué)、 電信技術(shù)類(lèi)核心期刊”。2000年獲中國(guó)科學(xué)院優(yōu)秀期刊二等獎(jiǎng)。 現(xiàn)已被《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊(光盤(pán)版)》、 《中國(guó)期刊網(wǎng)》和“萬(wàn)方數(shù)據(jù)資源系統(tǒng)”等列為源期刊。 英國(guó)《科學(xué)文摘》(SA)自1999年； 美國(guó)《化學(xué)文摘》(CA)和俄羅斯《文摘雜志》(AJ)自2000年； 美國(guó)《劍橋科學(xué)文摘社網(wǎng)站》自2002年； 日本《科技文獻(xiàn)速報(bào)》(CBST， JICST)自2003年已定期收錄檢索該刊論文； 2008年被荷蘭“Elsevier Bibliographic Databases”確定為源期刊; 2010年被美國(guó)“EI”確定為源期刊。2001年在國(guó)家科技部組織的“中國(guó)期刊方陣”的評(píng)定中， 《發(fā)光學(xué)報(bào)》被評(píng)為“雙效期刊”。2002年獲中國(guó)科學(xué)院2001～2002年度科學(xué)出版基金“擇重”資助。2004年被選入《中國(guó)知識(shí)資源總庫(kù)·中國(guó)科技精品庫(kù)》。本刊內(nèi)容豐富、 信息量大，主要反映本學(xué)科專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的科研和技術(shù)成就， 及時(shí)報(bào)道國(guó)內(nèi)外的學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)， 開(kāi)展學(xué)術(shù)討論和交流， 為提高我國(guó)該學(xué)科的學(xué)術(shù)水平服務(wù)。

《發(fā)光學(xué)報(bào)》自2011年改為月刊， A4開(kāi)本， 144頁(yè)， 國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行。 國(guó)內(nèi)定價(jià)： 40元， 全年480元， 全國(guó)各地郵局均可訂閱。 《發(fā)光學(xué)報(bào)》歡迎廣大作者、 讀者廣為利用， 踴躍投稿。

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Spectral calibration based on echelle

MAO Jing-hua1,2, WANG Yong-mei2*, SHI En-tao2, ZHAGN Zhong-mou2, JIANG Fang1

(1.NationalSpaceScienceCenter,Beijing100190,China; 2.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100190,China)

Spectral calibration is the premise of remote sensing data inversion. Considering the advantages of a large field, wide wavelength range, high spatial and spectral resolution, the spectral calibration equipment based on echelle is built. Working at a higher blazed order with a large blaze angle, the echelle is characterized by a wide spectrum range and high spectral resolution. It can output multiple spectral lines with uniform distribution in the detection band, which overcomes the shortcomings of the traditional calibration methods and improves the calibration accuracy. In our study, the working principle of the spectral calibration equipment is given first. Then using this equipment, the spectral calibration equation of the hyperspectral imaging spectrometer is given accurately by peak-searching and regression analysis. Finally, the calibration results are verified by using the unique characteristics of mercury spectral lines. The experiment results show that there is a approximate linear distribution between pixel and wavelength. The uncertainty of the wavelength calibration is 0.025 8 nm, and the maximum deviation of calibration values and standard deviation values of mercury spectral lines is less than 0.043 5 nm, which can prove the accuracy of the calibration results.

spectral calibration;echelle grating;hyperspectral imaging spectrometer;grating equation

2017-01-12；

2017-03-28

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.41005013) Supported by National Natural Science Foundation of China(No.41005013)

2095-1531(2017)03-0376-07

TG502.33; TH744

A

10.3788/CO.20171003.0376

毛靖華(1990—)，女，河南駐馬店人，博士，主要從事星載光學(xué)儀器地面定標(biāo)方面的研究。E-mail:renne1230@126.com

王詠梅(1967—)，女，貴州人，博士，研究員，主要從事中高層大氣、電離層光學(xué)遙感儀器研制和數(shù)據(jù)應(yīng)用方面的研究。E-mail:wym@nssc.ac.cn

*Correspondingauthor，E-mail：wym@nssc.ac.cn