紧凑型静态傅里叶光谱仪光学系统设计
发布时间：2020-12-19 12:03
傅里叶光谱仪基于双光束干涉获取目标光谱信息,被广泛应用于军事和民用方面。传统的傅里叶光谱仪设有驱动结构,系统含有移动部件,不仅限制了仪器的稳定性,而且仪器整体体积较大,严重影响了其应用范围。因此研究小型化、便携式傅里叶光谱仪具有十分重要的意义。静态傅里叶光谱仪采用静态双光束干涉理论,避免了使用驱动结构,可有效减小系统体积。目前对静态傅里叶光谱仪的研究多集中在测量精度的提高及分束器结构的研究。为了进一步减小静态傅里叶光谱仪光学系统的体积,加强整个光学系统的紧凑性与实用性,本文基于双直角分束器设计了一种紧凑型静态傅里叶光谱仪光学系统。本文基于傅里叶光谱原理进行了理论研究;讨论了几种典型分束器结构的优缺点,重点研究了由两块直角梯形构成的分束器结构;设计了紧凑型的静态傅里叶光谱仪光学系统;利用汞灯及激光光源进行了光谱实验,对干涉图进行数据处理并得到其复原光谱。主要研究内容及成果如下:(1)对紧凑型静态傅里叶光谱仪光学系统进行整体设计,包括前置光学系统、双直角分束器及后置光学系统。比较了几种典型的横向剪切分束器结构的优缺点,对双直角分束器性能参数进行了计算;通过计算得到,当后置光路结构中球面镜与...
【文章来源】：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)吉林省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光栅光谱仪分光结构图
紧凑型静态傅里叶光谱仪光学系统设计叶变换光谱仪的工作过程为：第一步是通过并获得干涉图；第二步是通过对获得的干涉[18]。傅里叶变换光谱仪具有信噪比高、波长、光谱分辨率高、光谱测量范围宽等优点。谱仪、空间调制光谱仪及时空调制光谱仪，空间调制型傅里叶光谱仪由于采用静态双光9]。传统的傅立叶变换光谱仪使用了迈克尔示，一般带有驱动部件，抗震性、稳固性比经过不断的研究，出现车载及手持式仪器，且仪器体型较大，很难小型化。
球面反射镜 1球面反射镜 2图 1. 7 SRFTS 光路结构Figure 1.7 SRFTS optical path structure华盛顿大学的 Chu-Yu Huang 和 Wei-Chih Wang[37]在 2012 年研究了一种基于折射棱镜的傅里叶光谱仪，其光路图如图 1.8 所示[37]。棱镜由双折射材料构成，束经过竖直方向成45 偏光镜后进入棱镜，在棱镜内光束发生90 的变化，出射再经与竖直方向成45 偏光镜，对棱镜内出射的两束光进行重组，在探测器上生干涉。该光谱仪的中心波长为640nm时的光谱分辨率为0.2nm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双直角分束器的反射式静态傅里叶光谱仪光学系统[J]. 李晚侠,卢启鹏,宋源,于新洋. 光学学报. 2017(08)
[2]采用窗函数法进行数字信号截短的优化算法[J]. 周冬跃,林海全,张洪林,李学识,黄继才. 电子技术应用. 2015(12)
[3]空间调制微型傅里叶变换红外光谱仪研究[J]. 梁静秋,梁中翥,吕金光,秦余欣,田超,王维彪. 中国光学. 2015(02)
[4]声光可调滤波器成像光谱仪后置成像系统设计[J]. 李永帅,王志斌,陈友华,薛瑞,张宇寒,王立福. 济南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[5]电感耦合等离子体质谱技术在环境监测中的应用进展[J]. 姜娜. 中国环境监测. 2014(02)
[6]便携式近红外光谱仪器现状及展望[J]. 于新洋,卢启鹏,高洪智,彭忠琦. 光谱学与光谱分析. 2013(11)
[7]傅里叶变换在求解微分方程中的应用[J]. 张礼涛. 佳木斯教育学院学报. 2012(12)
[8]大孔径静态干涉成像光谱仪中双通道Mach-Zehnder横向剪切干涉仪的设计[J]. 付强,相里斌,吕群波,景娟娟. 光谱学与光谱分析. 2012(02)
[9]改型Sagnac成像干涉仪的调制传递函数研究[J]. 唐远河,郭挺,郜海阳. 光学学报. 2010(06)
[10]高层大气风场探测改型大光程差Sagnac干涉仪全视场角光程差与横向剪切量的精确计算[J]. 阮锴,张淳民,赵葆常. 物理学报. 2008(09)
博士论文
[1]线性渐变滤光片型近红外水果品质分析仪及应用研究[D]. 于新洋.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2016
[2]静态傅里叶变换红外光谱仪系统设计及关键器件研究[D]. 陈成.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[3]基于脉冲强磁场稀土铒元素发光性质的研究[D]. 张俊佩.华中科技大学 2014
[4]可见—近红外微型空间调制光谱仪关键技术研究[D]. 王波.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010
[5]傅里叶变换光谱成像仪数据处理技术研究[D]. 黄旻.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2010
[6]混合集成微型光纤光谱仪的研究[D]. 陈刚.重庆大学 2002
硕士论文
[1]静态红外成像光谱仪前置光学系统设计及仿真研究[D]. 于建冬.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[2]光电直读光谱仪对不锈钢检测中的误差分析[D]. 高鹏.东北大学 2014
[3]时间调制型傅里叶光谱仪光学系统设计与杂光分析[D]. 马秉鑫.哈尔滨工业大学 2012
[4]基于STM32单片机的光谱仪数据采集与处理系统[D]. 魏旭可.中国海洋大学 2012
[5]线阵CCD光谱仪设计及其光谱数据处理方法研究[D]. 程海林.天津理工大学 2012
[6]迈克尔逊干涉仪干涉数据采集及FPGA中光谱复原的实现[D]. 魏恒.中北大学 2011
[7]复合含能桥膜电爆炸的温度特性研究[D]. 王芳.南京理工大学 2010
本文编号：2925870
【文章来源】：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)吉林省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光栅光谱仪分光结构图
紧凑型静态傅里叶光谱仪光学系统设计叶变换光谱仪的工作过程为：第一步是通过并获得干涉图；第二步是通过对获得的干涉[18]。傅里叶变换光谱仪具有信噪比高、波长、光谱分辨率高、光谱测量范围宽等优点。谱仪、空间调制光谱仪及时空调制光谱仪，空间调制型傅里叶光谱仪由于采用静态双光9]。传统的傅立叶变换光谱仪使用了迈克尔示，一般带有驱动部件，抗震性、稳固性比经过不断的研究，出现车载及手持式仪器，且仪器体型较大，很难小型化。
球面反射镜 1球面反射镜 2图 1. 7 SRFTS 光路结构Figure 1.7 SRFTS optical path structure华盛顿大学的 Chu-Yu Huang 和 Wei-Chih Wang[37]在 2012 年研究了一种基于折射棱镜的傅里叶光谱仪，其光路图如图 1.8 所示[37]。棱镜由双折射材料构成，束经过竖直方向成45 偏光镜后进入棱镜，在棱镜内光束发生90 的变化，出射再经与竖直方向成45 偏光镜，对棱镜内出射的两束光进行重组，在探测器上生干涉。该光谱仪的中心波长为640nm时的光谱分辨率为0.2nm。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双直角分束器的反射式静态傅里叶光谱仪光学系统[J]. 李晚侠,卢启鹏,宋源,于新洋. 光学学报. 2017(08)
[2]采用窗函数法进行数字信号截短的优化算法[J]. 周冬跃,林海全,张洪林,李学识,黄继才. 电子技术应用. 2015(12)
[3]空间调制微型傅里叶变换红外光谱仪研究[J]. 梁静秋,梁中翥,吕金光,秦余欣,田超,王维彪. 中国光学. 2015(02)
[4]声光可调滤波器成像光谱仪后置成像系统设计[J]. 李永帅,王志斌,陈友华,薛瑞,张宇寒,王立福. 济南大学学报(自然科学版). 2015(02)
[5]电感耦合等离子体质谱技术在环境监测中的应用进展[J]. 姜娜. 中国环境监测. 2014(02)
[6]便携式近红外光谱仪器现状及展望[J]. 于新洋,卢启鹏,高洪智,彭忠琦. 光谱学与光谱分析. 2013(11)
[7]傅里叶变换在求解微分方程中的应用[J]. 张礼涛. 佳木斯教育学院学报. 2012(12)
[8]大孔径静态干涉成像光谱仪中双通道Mach-Zehnder横向剪切干涉仪的设计[J]. 付强,相里斌,吕群波,景娟娟. 光谱学与光谱分析. 2012(02)
[9]改型Sagnac成像干涉仪的调制传递函数研究[J]. 唐远河,郭挺,郜海阳. 光学学报. 2010(06)
[10]高层大气风场探测改型大光程差Sagnac干涉仪全视场角光程差与横向剪切量的精确计算[J]. 阮锴,张淳民,赵葆常. 物理学报. 2008(09)
博士论文
[1]线性渐变滤光片型近红外水果品质分析仪及应用研究[D]. 于新洋.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2016
[2]静态傅里叶变换红外光谱仪系统设计及关键器件研究[D]. 陈成.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2016
[3]基于脉冲强磁场稀土铒元素发光性质的研究[D]. 张俊佩.华中科技大学 2014
[4]可见—近红外微型空间调制光谱仪关键技术研究[D]. 王波.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2010
[5]傅里叶变换光谱成像仪数据处理技术研究[D]. 黄旻.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2010
[6]混合集成微型光纤光谱仪的研究[D]. 陈刚.重庆大学 2002
硕士论文
[1]静态红外成像光谱仪前置光学系统设计及仿真研究[D]. 于建冬.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[2]光电直读光谱仪对不锈钢检测中的误差分析[D]. 高鹏.东北大学 2014
[3]时间调制型傅里叶光谱仪光学系统设计与杂光分析[D]. 马秉鑫.哈尔滨工业大学 2012
[4]基于STM32单片机的光谱仪数据采集与处理系统[D]. 魏旭可.中国海洋大学 2012
[5]线阵CCD光谱仪设计及其光谱数据处理方法研究[D]. 程海林.天津理工大学 2012
[6]迈克尔逊干涉仪干涉数据采集及FPGA中光谱复原的实现[D]. 魏恒.中北大学 2011
[7]复合含能桥膜电爆炸的温度特性研究[D]. 王芳.南京理工大学 2010
本文编号：2925870
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