无输出镜外腔光谱合束结构对反馈效率的影响

半导体激光阵列无输出耦合镜外腔光谱合束技术利用光栅的0级和1级衍射光束反馈实现发光单元的波长锁定,避免了0级和1级衍射光束的转储和浪费,可以获得高的合束效率。因此,0级和1级衍射光束的反馈量高低就会决定外腔波长锁定的稳定性,进而影响合束后光束质量的高低甚至光谱合束的成败。针对此种结构,理论研究了两外腔长度、望远镜滤波结构及"Smile"效应对0级和1级衍射光束反馈效率的影响,结果表明:(1)外腔长度会影响反馈功率以及串扰程度;(2)望远镜滤波结构可以有效滤除大偏角杂散光束以及使光束正确反馈回原发光单元;(3)"Smile"效应的程度对反馈效率以及输出光束质量影响尤为严重,需要采取措施进行抑制。

基于离轴两反利特罗结构的棱镜高光谱成像系统的光学设计

为满足高光谱成像系统高空间分辨率和高光谱分辨率的要求,并应对实际应用中对仪器小型化、轻量化、高光学效率的新需求,研究一种基于利特罗结构的棱镜色散高光谱成像系统,采用离轴两反的利特罗结构形式减小光学系统的体积,同时为平面棱镜提供准直光路,并以宏编程的优化方式,避免系统中光路干涉。结果表明,通过非球面反射镜和双校正透镜的设计,该光学成像系统的谱线弯曲均小于2.1μm,色畸变小于1.3μm,控制在18%像元内,在400~1 080nm可见—近红外（VNIR）工作波段的光学调制传递函数（MTF）均达到0.9以上,光谱分辨率为1.6~5.0nm,光谱透过率在51.5%以上,系统在整个工作光谱范围都具有较高的透过率和像质。

星载痕量气体差分吸收光谱仪非均匀性校正研究（英文）

星载痕量气体差分吸收光谱仪是一种大视场天底观测方式的成像光谱仪,采用面阵CCD探测器。在成像光谱仪空间维的每列探测像元存在响应非均匀性,会在观测的遥感数据中引入仪器相关的高频光谱结构。星载痕量气体差分吸收光谱仪的像元响应非均匀性的校正需要考虑两个因素:光谱弯曲效应和大视场。基于此,提出来一种像元响应非均匀性校正方法。结果表明,光谱图像的光谱弯曲和像元响应的非均匀性得到了有效的校正,去除了光谱图像中的高频光谱结构。

成像光谱仪辐射测量一致性校正中插值方法选择

谱线弯曲破坏了色散型成像光谱仪光谱辐射能量采集的一致性,采用插值的办法对系统采集到的辐射能量数据依据无偏离波长定标数据重新采样,可以提高光谱辐射测量的一致性。选择恰当的插值采样方法尤为重要,直接影响校正后辐射能量偏差的剩余量,决定了校正效果的好坏。采用常用的线性、三点二次多项式、四点三次Lagrange、五点四次Lagrange、三次Hermite和三次样条插值方法对存在光谱偏离的像元采集到的辐射能量数据进行重新采样,比较采样后辐射能量剩余偏差,结果表明:四点三次Lagrange插值和三次样条插值的校正效果明显好于其他四种方法。对于系统光谱偏离量10%Δλ(Δλ=5 nm),辐射能量归一化偏差PV=0.06,插值校正后PV<0.022,采用其他四种方法校正后PV均大于0.035。另外,光谱分辨率较低时(Δλ>5 nm),四点三次Lagrange插值略优;光谱分辨率较高时(Δλ<5 nm),三次样条插值略优。

DLA光源质量对光栅-外腔谱合成系统光束质量的影响

在二极管激光阵列(DLA)光栅-外腔谱合成系统中,由于DLA存在子单元光束发散角、"smile"效应的位置偏差及指向性偏差等因素的综合作用,将导致合成光束的光束质量降低。综合考虑DLA子单元光束发散角、"smile"效应等因素对谱合成系统中光束传输特性的影响,建立了DLA光栅-外腔谱合成系统的光传输模型,进而对谱合成系统中DLA子单元光束发散角、"smile"效应的位置偏差及指向性偏差等因素对合成光束的光束质量影响进行了定量分析。结果表明,DLA光源质量会明显影响合成光束的光束质量:DLA子单元光束发散角和"smile"效应引入的指向性偏差越大,合成光束的光束质量就越差;"smile"效应引入的位置偏差在合束方向上对合成光束的光束质量没有影响,而在非合束方向上引入的位置偏差将会明显降低合成光束的光束质量。在实际工作应用中,需要采取措施提高DLA光源质量,以减小对合成光束的光束质量影响。

高光谱分辨率近红外CO_2成像光谱仪设计与模拟

为满足大气CO2吸收光谱测量的要求,基于成像光谱仪基本工作原理和光学设计理论,设计了一种近红外CO2吸收光谱高光谱分辨率成像光谱仪。它采用简单平面反射光栅光谱仪结构,由入缝、两片聚焦透镜、平面反射光栅及两片成像透镜组成。透镜材料为普通常用光学玻璃,为减化系统结构透镜采用了二次非球面设计。采用ZEMAX软件对近红外光谱仪的光学系统进行了优化设计与模拟分析。最终设计与模拟分析结果表明,该光学系统光谱范围为1591～1621nm,分辨率<0.08nm,F数为1.8,满足设计要求。

基于双阿米西棱镜的光谱成像系统设计

为解决棱镜分光式光谱成像系统存在的直视性差、分光线性度低、固有谱线弯曲较大的问题,提出了基于双阿米西棱镜的光谱成像系统。通过矢量折射定律,运用MATLAB编程实现棱镜谱线弯曲的精确计算,并进行了仿真验证。在研究双阿米西棱镜谱线弯曲特性的基础上,搭建直视型消谱线弯曲双阿米西棱镜作为分光元件,设计得到的光谱成像系统工作波段为400~800nm,全波段光谱分辨率高于7nm。在中心波长600nm处,中心视场主光线经双阿米西棱镜后的出射光线与光轴夹角小于0.31°,全波段谱线弯曲最大值小于2.557μm。系统满足直视性和消谱线弯曲的要求,方法对消谱线弯曲棱镜光谱成像系统的设计具有普适性的指导意义。