一種量子點微型光譜儀非均勻性校正方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及微型光譜儀技術領域，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】
[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學等方面應用廣泛。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學等方面有很好的應用前景。
[0003] 現有技術的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據采集，探測能力 和響應的靈敏度較低，不能滿足測試條件比較苛刻的探測環境，使得光譜技術的應用范圍 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 勻導致探測器線列各像元響應的非均勻性，以致量子點微型光譜儀在光譜測試時出現較大 誤差，對光譜測試和校正帶來較大困難。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是針對現有技術的不足而設計的一種量子點微型光譜儀非均勻性 校正方法，采用光譜響應值和光功率呈線性關系且響應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率和64像元探測器的平均響應率，由平均響應率替代 量子點探測器線列各像元在定標波長下的響應率，從而求出校正系數，然后用校正系數對 光譜曲線進行非均勻性校正，經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學等方面的 廣泛應用。
[0005] 本發明的目的是這樣實現的：一種量子點微型光譜儀非均勻性校正方法，其特點 是采用光譜響應值和光功率呈線性關系且響應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率心和平均響應率友，將平均響應率瓦替代量子點探測 器線列各像元在定標波長下的響應率心，求出各像元光譜曲線的校正系數L，然后由校正系 數!^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W'。
[0006] 所述各像元在定標波長下的響應率Ri為單位光功率下的響應值，其響應率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光功率下的響應值;APi為兩次輻射 功率差值;AVi為APi輻射功率下的響應值。
[0009] 所述平均響應率R為探測器線列所有像元響應率的算術平均值，其平均響應率云 由公式(2)計算：
[0010](0)
η
[0011] 其中:Ri為第i像元的響應率。
[0012] 所述校正系數L為第i像元的校正系數，其校正系數L由公式(3)計算：
[0013]
(3)
[0014] 所述校正后的光譜響應Vi'為校正后的第i像元的光譜響應值，其光譜響應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值和光功率呈線性關系且響應 值和積分時間成正比的特點。
[0017] 本發明與現有技術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 光譜數據采集，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 以及生物醫學等方面的應用。
【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 積分時間下的響應電壓，該探測器線列微弱光下很靈敏，但響應均勻性較差。實驗測試發現 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，響應電壓和光 功率呈線性關系，并且響應電壓和積分時間成正比，本發明根據量子點光電探測器這兩個 特點，引入校正系數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。
[0025] L為第i像元的校正系數按下述公式(3)計算：
[0026]
(3)
[0027] 心是第i像元響應率(或響應度)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光功率下的響應值;APi為兩次輻射 功率差值;AVi為APi輻射功率下的響應值。
[0030] &表示探測器線列所有像元響應率的算術平均值，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Vi除以該像元的響應率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?:乘以平均響應率《，即得到第i像元 校正后的光譜響應Vi'。
[0033] 本發明采用校正過的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:光譜儀的光譜響應值和光功率呈線性關系;光譜 響應值和積分時間成正比。
[0034]本發明的非均勻性校正步驟如下：
[0035] (1)、調好鹵