高分辨率干涉成像光谱技术的研究

发布时间：2017-09-01 18:29

  本文关键词：高分辨率干涉成像光谱技术的研究

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【摘要】：成像光谱技术能同时探测物体的空间信息和光谱信息,在军事侦查、航空航天、物质分析等领域具有重要的应用价值。近年来一些具有高分辨率的成像光谱技术,在提高光谱分辨率的同时,会出现成像系统复杂,数据重构量大,光通量低等问题。通过在横向剪切干涉仪中加入色散元件,将色散技术与干涉技术相结合,能实现窄光谱范围内的超精细光谱探测,具有高光谱分辨率和高通量的优点。本论文在基于分析高通量干涉成像光谱系统的基础上,分析了有色散效应干涉成像光谱的基本原理,提出了光程挤压干涉技术的思想。利用光程挤压原理推导出了成像光谱系统的光谱分辨率公式和波数变换公式。课题选用了双衍射光栅作为色散元件加入到Sagnac剪切器中,设计了一种高分辨率干涉成像光谱系统。利用光程挤压技术下的优化限制方程对系统主要几何参数进行了设计,并研究了整套系统的光谱复原方法。通过对复原方法进行模拟仿真,验证了光程挤压干涉提高光谱分辨率的正确性。最后搭建了整套系统实验装置,进行了激光验证性实验和对目标场景的成像光谱探测实验。实验结果表明本课题提出的系统方案设计可实现亚纳米窄带光谱的获取,同时也表明光程挤压理论能作为一种有色散效应下的干涉成像光谱技术设计的指导方法。
【关键词】：干涉成像光谱 光程挤压 双衍射光栅 高分辨率
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH744.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-17
• 1.1 课题的研究背景及意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-15
• 1.3 论文的主要内容15-17
• 2 高分辨率干涉成像光谱技术的基本原理17-31
• 2.1 高通量干涉成像光谱系统的基本原理17-21
• 2.1.1 系统框架17-18
• 2.1.2 基本方程18-21
• 2.1.3 光谱分辨率21
• 2.2 高分辨率干涉成像光谱系统的基本原理21-30
• 2.2.1 光程挤压干涉原理21-24
• 2.2.2 基于色散平板的干涉成像系统的原理24-25
• 2.2.3 基于空气隙双楔板的干涉成像系统的原理25-28
• 2.2.4 基于双光栅的干涉成像系统的原理28-30
• 2.3 本章小结30-31
• 3 高分辨率干涉成像系统的设计31-43
• 3.1 系统方案设计31-32
• 3.2 系统参数分析及优化32-36
• 3.2.1 几何参数分析32-33
• 3.2.2 几何参数优化33-36
• 3.3 关键部件的设计36-41
• 3.3.1 成像系统36-37
• 3.3.2 Sagnac横向剪切分束器37-40
• 3.3.3 双光栅色散系统40-41
• 3.4 ZEMAX光学系统模拟41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 4 光谱复原方法43-50
• 4.1 传统傅里叶变换复原43
• 4.2 波数坐标变换43-44
• 4.3 光谱信息复原算法流程44-46
• 4.4 算法模拟仿真46-49
• 4.5 本章小结49-50
• 5 测试实验与数据分析50-57
• 5.1 实验装置50-51
• 5.2 实验装调51-52
• 5.3 测试实验52-56
• 5.3.1 激光验证实验52-53
• 5.3.2 成像光谱实验53-56
• 5.4 数据分析56
• 5.5 本章小结56-57
• 6 总结与展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-65
• 附录65

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本文编号：773747