一種量子點微型光譜儀非均勻性校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微型光譜儀技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種量子點微型光譜儀非均勻性校 正方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 量子點光電探測器線列具有高靈敏度、低噪聲、低工作電壓和高工作溫度等特點， 在軍事偵察、深空探測、微光夜視以及生物醫(yī)學(xué)等方面應(yīng)用廣泛。采用量子點光電探測器線 列制作的量子點微型光譜儀相對現(xiàn)有的CCD光譜儀具有靈敏度高、積分時間短等特點，在熒 光光譜檢測和生物醫(yī)學(xué)等方面有很好的應(yīng)用前景。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)的CCD光譜儀一致性較好，分辨率高，但靈敏度比量子點微型光譜儀低， 其探測范圍一般在l〇〇〇nm左右，不能在極其微弱光的條件下完成光譜數(shù)據(jù)采集，探測能力 和響應(yīng)的靈敏度較低，不能滿足測試條件比較苛刻的探測環(huán)境，使得光譜技術(shù)的應(yīng)用范圍 受到很大的制約。而量子點光電探測器線列由于自組織生長的量子點尺寸大小和形貌不均 勻?qū)е绿綔y器線列各像元響應(yīng)的非均勻性，以致量子點微型光譜儀在光譜測試時出現(xiàn)較大 誤差，對光譜測試和校正帶來較大困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而設(shè)計的一種量子點微型光譜儀非均勻性 校正方法，采用光譜響應(yīng)值和光功率呈線性關(guān)系且響應(yīng)值和積分時間成正比的CCD光譜儀 和量子點微型光譜儀，通過多次測量不同光強下的標準鹵鎢燈光源的光譜，求出量子點探 測器線列各像元在定標波長下的響應(yīng)率和64像元探測器的平均響應(yīng)率，由平均響應(yīng)率替代 量子點探測器線列各像元在定標波長下的響應(yīng)率，從而求出校正系數(shù)，然后用校正系數(shù)對 光譜曲線進行非均勻性校正，經(jīng)校正后的光譜曲線與CCD測試得到的光譜曲線能較好的吻 合，大大減少了量子點探測器響應(yīng)非均勻性帶來的影響，光譜測試誤差小，精度高，進一步 拓寬了光譜的工作范圍，尤其滿足了軍事偵察、深空探測、微光夜視以及生物醫(yī)學(xué)等方面的 廣泛應(yīng)用。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種量子點微型光譜儀非均勻性校正方法，其特點 是采用光譜響應(yīng)值和光功率呈線性關(guān)系且響應(yīng)值和積分時間成正比的CCD光譜儀和待校正 的量子點微型光譜儀，分別測試兩組不同光強下標準鹵鎢燈光源的光譜，求出量子點探測 器線列各像元在定標波長下的響應(yīng)率心和平均響應(yīng)率友，將平均響應(yīng)率瓦替代量子點探測 器線列各像元在定標波長下的響應(yīng)率心，求出各像元光譜曲線的校正系數(shù)L，然后由校正系 數(shù)!^對各像元的光譜曲線進行非均勻性校正，得到校正后的光譜響應(yīng)W'。
[0006] 所述各像元在定標波長下的響應(yīng)率Ri為單位光功率下的響應(yīng)值，其響應(yīng)率Ri由公 式(1)計算：
[0007]
(1 )
[0008]其中：Pi為輻射在第i像元上的光功率;Vi為Pi光功率下的響應(yīng)值;APi為兩次輻射 功率差值;AVi為APi輻射功率下的響應(yīng)值。
[0009] 所述平均響應(yīng)率R為探測器線列所有像元響應(yīng)率的算術(shù)平均值，其平均響應(yīng)率云 由公式(2)計算：
[0010](0)
η
[0011] 其中:Ri為第i像元的響應(yīng)率。
[0012] 所述校正系數(shù)L為第i像元的校正系數(shù)，其校正系數(shù)L由公式(3)計算：
[0013]
(3)
[0014] 所述校正后的光譜響應(yīng)Vi'為校正后的第i像元的光譜響應(yīng)值，其光譜響應(yīng)Vi'由公 式(4)計算：
[0015]
(4)。
[0016] 所述CCD光譜儀和量子點微型光譜儀具有光譜響應(yīng)值和光功率呈線性關(guān)系且響應(yīng) 值和積分時間成正比的特點。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有測試誤差小，精度高，可在及其微弱光的條件下完成 光譜數(shù)據(jù)采集，進一步拓寬了光譜的工作范圍，尤其滿足了軍事偵察、深空探測、微光夜視 以及生物醫(yī)學(xué)等方面的應(yīng)用。
【附圖說明】
[0018]圖1為64兀量子點光電探測器在InWfg射功率、30ys積分時間下的響應(yīng)電壓曲線 圖；
[0019] 圖2為CCD光譜儀測試不同輻射強度下鹵鎢燈的光譜圖；
[0020] 圖3為量子點微型光譜儀測試不同輻射強度下鹵鎢燈的光譜圖；
[0021 ]圖4為CCD光譜儀和校正后量子點微型光譜儀測試鹵鎢燈的光譜圖。
【具體實施方式】
[0022]參閱附圖1，量子點微型光譜儀采用64元量子點光電探測器在InW輻射功率、30ys 積分時間下的響應(yīng)電壓，該探測器線列微弱光下很靈敏，但響應(yīng)均勻性較差。實驗測試發(fā)現(xiàn) 量子點光電探測器采用CTIA(電容反饋互阻放大器)型CMOS讀出電路讀出后，響應(yīng)電壓和光 功率呈線性關(guān)系，并且響應(yīng)電壓和積分時間成正比，本發(fā)明根據(jù)量子點光電探測器這兩個 特點，引入校正系數(shù)1對量子點光電探測器線列進行非均勻性校正，校正后的每個像元的 光譜響應(yīng)Vi'按下述公式(4)計算：
[0023]
(4)
[0024]其中是校正前第i像元的響應(yīng)。
[0025] L為第i像元的校正系數(shù)按下述公式(3)計算：
[0026]
(3)
[0027] 心是第i像元響應(yīng)率(或響應(yīng)度)按下述公式(1)計算：
[0028]
(1)
[0029] 其中：Pi為輻射在第i像元上的光功率;Vi為Pi光功率下的響應(yīng)值;APi為兩次輻射 功率差值;AVi為APi輻射功率下的響應(yīng)值。
[0030] &表示探測器線列所有像元響應(yīng)率的算術(shù)平均值，按下述公式(2)計算： _1]
(2) η
[0032] 所述公式(4)中探測器第i像元的待校正光譜響應(yīng)Vi除以該像元的響應(yīng)率Ri得到輻 射到該像元的光功率Pi大小，將該像元的輻射光功率?:乘以平均響應(yīng)率《，即得到第i像元 校正后的光譜響應(yīng)Vi'。
[0033] 本發(fā)明采用校正過的CCD光譜儀和待校正的量子點微型光譜儀，通過多次測量不 同光強下的標準鹵鎢燈光源的光譜進行非均勻性校正，該校正方法要求CCD光譜儀和待校 正的量子點微型光譜儀都滿足兩個條件:光譜儀的光譜響應(yīng)值和光功率呈線性關(guān)系;光譜 響應(yīng)值和積分時間成正比。
[0034]本發(fā)明的非均勻性校正步驟如下：
[0035] (1)、調(diào)好鹵