阵列狭缝编码光谱仪的研制及其关键技术

发布时间：2020-12-24 00:04

　　在传统的光栅光谱仪中,受入射狭缝的限制,光谱分辨率与信噪比之间存在难以调和的矛盾。本课题组基于MEMS（Micro Electro-Mechanical System）工艺,通过在硅片上刻蚀按照阿达玛矩阵编码的二维阵列狭缝制作编码模板,从而替代传统的单狭缝,入射光信号经过编码模板与色散系统调制后,通过面阵探测器采集编码光谱信号,经过去噪、解码等信号处理过程,可以在保证系统光谱分辨率的前提下获得具有高信噪比的解码光谱。本论文就该阵列狭缝编码光谱仪中信噪比增益原理、实现最大信噪比增益的编码模板设计方法、系统解码误差去除方法、高精度光谱扫描定标方法及硬件、软件系统具体设计方法等关键技术问题展开研究。阵列狭缝编码光谱仪信噪比增益的主要来源为阿达玛变换与多通道光谱测量,在传统阿达玛变换理论的基础上,本文对阵列狭缝编码光谱仪的信噪比增益进行了理论分析和实验验证,并据此提出获得最高系统信噪比增益的编码模板设计方法。入射光源照明不均匀性、光学系统的点扩散函数及探测器Smear噪声的存在将导致编码系统无法准确实现编码过程,使解码光谱中存在系统解码误差,本文在对上述系统解码误差产生机理进行深入研究的基础上... 

【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】：123 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

光栅光谱仪中分辨率与信噪比之间的矛盾

会因在两各码信号动,编码上所编码集成1.2.（a）移动式机因模板对信两种工作状码元之间不号调制。但如定位精度较码。在移动式所有狭缝的码误差的产成，因此目2 液晶空间直线循环机械模板一般号的吸收而状态(不透光不存在间隙,如前文所述较差,还容易式机械模板加工精度均生。并且驱前的阿达玛间光调制器编码模板图 1.3 移般采用石英而导致系统光状态为 0，在使用该模述，由于移动易导致机械板中各编码狭均具有一致驱动机构的存玛编码系统器编码模板移动式机械编英玻璃等材料统光通量损失透光状态为模板时可以动式机械模械故障,编码狭缝均会对致性要求，这存在将导致统中，很少采（b）编码模板料进行加工失。编码模板为 1) ,模板以严格按照阿模板需要采用码效率低，难对各通道光谱这往往得不致编码系统采用移动式循环码盘工制作,对光板上码元对板的加工制作阿达玛变换用步进电机难以实现快谱信号进行到满足，因结构过于庞式机械编码模光信号编码对光的调制作也较为换光学编码机等机构进快速编码和行调制，对因此会导致庞大，很难模板。

则综合上述四次测量结果同样可以求得各物体的质量，且测量值依然是对真实值的无偏估计，但是各物体所得测量值的测量误差却不再保持一致，如公式（2-14）所示，相对于逐一单独测量，采用该组合测量方法，第一个物体的测量误差减少为单独测量时的 4/9,其信噪比提高为单独测量的 1.5 倍，但其余三次测量结果的测量信噪比仅提高为单独测量的 1.13 倍，增益效果微乎其微。 221 122497, 2,3, 49i iEE i （2-14）如上述分析所示，所采取的组合测量方式不同，通过组合测量所能获得的测量信噪比增益不同，如若将上述组合测量方式以矩阵 W 表示，则其中元素 wij则代表在第 i 次组合测量中第 j 个物体的编码值，上述三次实验所采用的编码矩阵分别如图 2.1 所示。


本文编号：2934586