微型傅里叶变换光谱仪建模仿真与优化设计

发布时间：2020-06-23 00:33

【摘要】：傅里叶变换红外光谱仪具有多通道、高通量、波数准确、杂散光低等优点,广泛应用于环境监测、医疗分析、空间探测、军事侦察、反恐防化及气象探测等领域。研究了轻型静态干涉系统的微型傅里叶变换红外(FTIR,Fourier transform infrared)光谱仪。用两个正交放置的多级阶梯微反射镜取代传统的动镜结构,引入轻型栅条分束器取代了传统的平行平板分束器,采用微透镜阵列简化了多镜片式后置光学系统,简化了仪器结构,降低了仪器的体积与重量,并减小了畸变。因此,该系统具有性能稳定、结构紧凑,重复性好等优点。本文主要开展了μFTIR光谱仪系统的研究工作,取得主要成果如下:(1)进行了轻型栅条分束器的设计与研究。作为μFTIR干涉系统的关键器件,轻型栅条分束器的结构精度及分束窗腐蚀深度的一致性,是决定噪声与采样间隔的重要因素。设计了10周期与20周期两种结构的轻型栅条分束器,并进行了建模仿真。采用湿法腐蚀工艺制作了轻型栅条分束器,并进行了误差测试和分析。(2)完成了微透镜阵列的制作与测试。通过建模仿真,分析了微透镜阵列的光学性能,以及基底面形对光谱复原的影响。对所制作的微透镜阵列的表面粗糙度以及微透镜阵列中单透镜矢高的一致性进行了测试分析。(3)完成了实验平台的搭建与实验研究。采用设计制作的微型光学元件搭建了微型傅里叶变换红外光谱仪实验平台,测试得到了红外光源的干涉图,通过傅里叶变换得到了光源的复原光谱。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH744.1

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本文编号：2726499