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高亮度积分球均匀定标光源

来源:遥感 时间:2023/6/8

遥感信息定量化的发展和遥感数据产品应用深度的提高,对航天光学遥感器的成像质量提出了越来越高的要求。辐射定标作为定量评价遥感器的辐射响应性能和校正遥感图像数据产品的有效手段,受到遥感器研制单位和应用部门的高度重视。

积分球光源是理想的匀光器,具有良好的面发光均匀性和朗伯特性,到目前为止仍然是国内外普遍采用的实验室辐射定标和测试光源。大口径积分球光源能够提供不同的辐亮度等级并充满遥感器有效通光孔径和视场,对遥感器进行端对端的绝对和相对辐射定标。随着空间光学载荷有效通光口径的不断增大,常规积分球定标光源的直径和开口尺寸也需要随之加大才能满足积分球光源与被定标光学有效载荷之间端对端、充满孔径、充满视场的要求,来实现全光路、全口径和全视场的定标要求。

但是,积分球内置光源功率随着积分球内径的增大成几何级数增长,这样势必会使得积分球功耗增大,最终影响待定标遥感器周围环境温度场分布。这些瞬态和稳态的温度分布都会影响待定标遥感器光学系统的成像质量,最终直接影响遥感器辐射定标的定标精度。建造大直径、大出光口的常规积分球进行空间光学有效载荷的实验室辐射定标已无法满足未来需求,因此寻求可替代大口径积分球光源的定标光源来实现超大口径空间光学载荷的实验室辐射定标成为当前极为迫切的任务。

近距离小面源法也称为琼斯法,标定光源放在待标定仪器入瞳附近,而标定光源的尺寸要比仪器入瞳口径小得多。为使探测器上得到均匀的辐射照度,标定光源应当放在标定的阴影线区域之内。近距离小面源和面光源是在探测器接收均匀且同样大小辐照度的意义上等效的。

积分球内置溴钨灯光源将电功率转换为光功率和热功率。通过辐射传输及辐射传导,绝大部分热量聚集在积分球球体内部,然后通过积分球口将热量辐射至周围环境中。这样球体内部过多的热量聚集会直接影响积分球内涂层的稳定性以及引起涂层光谱反射率的下降,同时还会影响溴钨灯光源的寿命,为此需要合理的热设计将积分球球体内部热量尽快导出至周围环境中。

积分球内置环形管路可以通过两层球壳内盘水管或者积分球球壳内加工出环形管路来实现。两层球壳内盘水管的形式由于水管与球壳壁接触面积小使得导热效率差,所以一般采用积分球球壳内加工出环形管路,这样可以增加冷却水与积分球球壳的接触面积进而提高散热效果。热仿真分析工作可以对高亮度积分球均匀光源的水冷系统进行一定程度的预测,并且可以在一定程度上指导热设计工作的方向。该方法不仅可以缩短设计周期,还可以大大节约研制费用。

景颐光电均匀光源积分球体包括非均匀光源进光口和均匀光源出光口,支架固定与积分球的两侧。出光口位于前半球的中间,非均匀光源进光口围绕出口光而设计。进光口和出光口尺寸皆可定制,亮度、色温可调亦可定制。不同的光源分布设计,亮度均匀性可达到90%~99%。

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