大口径均匀性大于98%积分球均匀光源

大口径宽视场光学成像遥感器的探测元件采用阵列探测器或多片阵列探测器拼接而成,由于阵列探测器像元间辐射响应差异和光学系统的非理想性，影响了光学成像遥感器的成像质量，进而影响测量的准确性，因此在有效应用前必须对大口径宽视场光学成像遥感器进行实验室相对辐射校正。

通常采用积分球参考光源进行光学成像遥感器的实验室相对辐射校正。通过观测已知辐射亮度积分球参考光源，校正光学成像遥感器所有像元辐射响应的相对差异。在相对辐射校正过程中，各像元辐射响应与积分球出光口平面各位置、各角度的光谱辐亮度一一对应．因此积分球参考光源输出的面均匀性和角度均匀性将直接影响光学成像遥感器相对辐射校正准确度．光学遥感器的相对辐射校正，一般要求积分球参考光源的出光口充满光学成像遥感器的视场，并且面均匀性和角度均匀性均优于98%。

在积分球内壁涂层反射率一定的情况下，通常采用严格限制开口比来保证其输出均匀性。开口比是所有开孔面积与内壁总面积的比值。按照目前典型的积分球研制水平，开口比小于5%和0.26%时，分别可以实现±20°和±60°出射角度范围内的均匀性优于98%。

影响积分球参考光源输出均匀性的因素主要有涂层反射率、涂层郎伯性、开口比和发光单元的辐出度分布、发光单元在积分球上的分布位置。其中涂层反射率和郎伯性由涂层材料自身特性决定，适于制作涂层的材料种类较少（通常有硫酸钡和聚四氟乙烯等），能够调整的余地很小。积分球开口面积通常由光学遥感器的视场确定．积分球的内部直径受制造工艺和设计成本限制，开口比通常约束在一定范围变化，对积分球参考光源输出均匀性的改善有限．因此优化发光单元的辐出度分布和发光单元的安装分布位置，是提升积分球参考光源均匀性的重要手段。

目前积分球辐射特性的研究，多集中于出射辐亮度的量值及其准确度分析，对于提高出射均匀性特别是角度均匀性的研究尚不充分。通过光学设计软件和MonteCarlo法，对积分球出光口面或内壁涂层各区域进行大量光子的追迹，实现积分球的均匀模拟。面均匀性模拟结果和实测结果的相对偏差在1%以内，角度均匀性实测曲线趋势与仿真结果较为一致。

积分球参考光源的均匀性是指积分球参考光源出光口平面不同位置、不同角度的光谱辐亮度相对偏差程度，通常使用面均匀性和角度均匀性表示。理想的积分球参考光源内壁涂层各处光谱辐照度处处均匀，由发光单元的一次辐射和内壁涂层的多次反射叠加形成。

当发光单元的辐出度分布以及积分球内壁涂层的反射特性均为朗伯型时，其安装位置仅需避免发光单元一次出射光直接从积分球出光口射出，即安装位置应在积分球前半球，可实现积分球参考光源为均匀性理性的积分。由光谱辐亮度传输守恒规律可知，光线从积分球后半球内壁向积分球出光口传输时，如不考虑吸收气体的影响，该光线上各点光谱辐亮度不变。因此通过分析积分球参考光源的后半球内壁涂层各处的光谱辐亮度分布差异来评价其均匀性。