多光栅空间外差光谱仪关键技术研究及其应用
发布时间：2021-11-03 21:36
空间外差光谱技术（Spatial Heterodyne Spectroscopy,SHS）是一种新型的静态干涉光谱分析技术,该技术将光栅与傅里叶变换光谱技术融于一体,衍射光栅的使用保证了在不移动任何元件的情况下,创建并记录整个干涉图样,并基于光栅的高光谱分辨率特性,使得仪器在特定的光谱范围内实现了光谱的超高精细结构分辨。此外,空间外差光谱仪还具有光通量大、高信噪比和结构紧凑集成度高等一系列优点。但在实际应用过程中,由于所用探测器像素数有限,使得空间外差光谱仪在保持高光谱分辨率的同时势必牺牲探测光谱范围,而满足了宽光谱范围探测需求则无法实现光谱的精细分辨,这极大地限制了该技术的应用发展。鉴于此,本文提出一种以多光栅模块为核心的多光栅空间外差光谱技术（Multi-grating Spatial Heterodyne Spectroscopy,MGSHS）。该技术利用多光栅模块代替传统SHS结构中光臂端的单块衍射光栅,通过增加多光栅模块中具有不同刻线密度的子光栅的数量,来实现宽光谱范围与高仪器分辨率的探测。MGSHS技术其实质可以理解为多个传统空间外差干涉仪的相互叠加,而多个拼接子光栅形成了...
【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】：156 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SHIMMER-Middeck系统结构简图
图 1.7 SHIMCAD 组成结构（左）及实验装置（右） Structure composition (Left) and experiment device (Right) of 空间外差光谱系统（图 1.8）最早也是由 J.M.Harlander Lyman-alpha 现象。系统采用了稳定性更好的共光路结构不使用分束棱镜由此避免了棱镜材料透过率对探测波段的光谱测量。系统所用衍射光栅刻线密度为 1200 线/mm，光谱分辨能力为 200000，视场角为 0.3°，探测光
图 1.10 PSHI 系统理论模型（a）与实验装置（b）e 1.10 Theoretical model (a) and experimental setup (b) of PSHI sys，加拿大约克大学的 J.A.Langille 团队将成像系统与视场展相结合，研制了视场展宽空间外差成像光谱系统，该系统是terodyne Observations of Water）空间外差光谱系统（图 1.的改进，目的是通过探测水汽特征谱变化进而对大气层的水器样机如图 1.11（右）所示，系统光栅刻线密度为 700 线/m 43.9mm，Littrow 波数为 1363nm（7336.76cm-1），Littrow 角为为 0.02nm，探测光谱范围为 1363nm-1366nm。实验用 1m气场的变化，利用该系统测试反演的光谱与仿真的数据谱线
【参考文献】：
期刊论文
[1]大孔径空间外差干涉光谱成像技术多谱段成像仿真[J]. 才啟胜,黄旻,韩炜,刘怡轩,路向宁. 物理学报. 2018(23)
[2]中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪[J]. 罗海燕,方雪静,胡广骁,施海亮,熊伟. 光学学报. 2018(06)
[3]基于空间外差光谱技术的紫外高分辨率太阳直射光谱测量[J]. 方雪静,罗海燕,施海亮,李志伟,胡广骁,金伟,张纪承,熊伟. 光学学报. 2018(06)
[4]紧凑型空间外差成像光谱仪设计[J]. 尹诗,冯玉涛,白清兰,孙晨,张亚飞. 光子学报. 2018(03)
[5]空间外差光谱仪的干涉图校正[J]. 张文理,田逢春,赵贞贞,张丽,Yang Simon X,宋安. 光电工程. 2017(05)
[6]用于远程探测的空间外差拉曼光谱技术研究[J]. 胡广骁,熊伟,罗海燕,施海亮,李志伟,沈静,方雪静. 光谱学与光谱分析. 2016(12)
[7]光栅-平面镜型可调式空间外差光谱仪[J]. 巴音贺希格,李涛涛,潘明忠,崔继承,王玮,李晓天. 光学精密工程. 2015(12)
[8]宽谱段空间外差干涉光谱仪[J]. 冯玉涛,孙剑,李勇,王姝娜,白清兰. 光学精密工程. 2015(01)
[9]应用于高精度大气CO2遥感的空间外差技术研究[J]. 韦秋叶,王先华,叶函函,李志伟,江新华,卜婷婷. 光学学报. 2014(08)
[10]新型超光谱大气CO2遥感探测技术[J]. 施海亮,熊伟,罗海燕,李志伟,吴军. 光电工程. 2013(08)
博士论文
[1]大孔径空间外差干涉光谱成像技术研究[D]. 才啟胜.中国科学技术大学 2016
硕士论文
[1]高光谱分辨率空间外差激光诱导击穿光谱技术研究[D]. 郭翔宇.中国科学技术大学 2018
本文编号：3474382
【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】：156 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SHIMMER-Middeck系统结构简图
图 1.7 SHIMCAD 组成结构（左）及实验装置（右） Structure composition (Left) and experiment device (Right) of 空间外差光谱系统（图 1.8）最早也是由 J.M.Harlander Lyman-alpha 现象。系统采用了稳定性更好的共光路结构不使用分束棱镜由此避免了棱镜材料透过率对探测波段的光谱测量。系统所用衍射光栅刻线密度为 1200 线/mm，光谱分辨能力为 200000，视场角为 0.3°，探测光
图 1.10 PSHI 系统理论模型（a）与实验装置（b）e 1.10 Theoretical model (a) and experimental setup (b) of PSHI sys，加拿大约克大学的 J.A.Langille 团队将成像系统与视场展相结合，研制了视场展宽空间外差成像光谱系统，该系统是terodyne Observations of Water）空间外差光谱系统（图 1.的改进，目的是通过探测水汽特征谱变化进而对大气层的水器样机如图 1.11（右）所示，系统光栅刻线密度为 700 线/m 43.9mm，Littrow 波数为 1363nm（7336.76cm-1），Littrow 角为为 0.02nm，探测光谱范围为 1363nm-1366nm。实验用 1m气场的变化，利用该系统测试反演的光谱与仿真的数据谱线
【参考文献】：
期刊论文
[1]大孔径空间外差干涉光谱成像技术多谱段成像仿真[J]. 才啟胜,黄旻,韩炜,刘怡轩,路向宁. 物理学报. 2018(23)
[2]中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪[J]. 罗海燕,方雪静,胡广骁,施海亮,熊伟. 光学学报. 2018(06)
[3]基于空间外差光谱技术的紫外高分辨率太阳直射光谱测量[J]. 方雪静,罗海燕,施海亮,李志伟,胡广骁,金伟,张纪承,熊伟. 光学学报. 2018(06)
[4]紧凑型空间外差成像光谱仪设计[J]. 尹诗,冯玉涛,白清兰,孙晨,张亚飞. 光子学报. 2018(03)
[5]空间外差光谱仪的干涉图校正[J]. 张文理,田逢春,赵贞贞,张丽,Yang Simon X,宋安. 光电工程. 2017(05)
[6]用于远程探测的空间外差拉曼光谱技术研究[J]. 胡广骁,熊伟,罗海燕,施海亮,李志伟,沈静,方雪静. 光谱学与光谱分析. 2016(12)
[7]光栅-平面镜型可调式空间外差光谱仪[J]. 巴音贺希格,李涛涛,潘明忠,崔继承,王玮,李晓天. 光学精密工程. 2015(12)
[8]宽谱段空间外差干涉光谱仪[J]. 冯玉涛,孙剑,李勇,王姝娜,白清兰. 光学精密工程. 2015(01)
[9]应用于高精度大气CO2遥感的空间外差技术研究[J]. 韦秋叶,王先华,叶函函,李志伟,江新华,卜婷婷. 光学学报. 2014(08)
[10]新型超光谱大气CO2遥感探测技术[J]. 施海亮,熊伟,罗海燕,李志伟,吴军. 光电工程. 2013(08)
博士论文
[1]大孔径空间外差干涉光谱成像技术研究[D]. 才啟胜.中国科学技术大学 2016
硕士论文
[1]高光谱分辨率空间外差激光诱导击穿光谱技术研究[D]. 郭翔宇.中国科学技术大学 2018
本文编号：3474382
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