成像光谱仪复合色散棱镜支撑设计与试验

复合色散棱镜是高分辨力星载成像光谱仪的关键分光元件,其光机支撑是成像光谱仪工程研制阶段必须解决的重要问题。首先介绍了复合色散棱镜的工作原理,在此基础上给出了复合色散棱镜光机支撑的技术指标要求;接着综合考虑了热匹配、密度、弹性模量、可加工性等因素后选择了棱镜支撑结构材料;然后运用温度补偿法解决了复合色散棱镜中一块棱镜与支撑结构材料线膨胀系数不匹配的问题,采用半运动学安装方法对两块棱镜进行支撑;最后给出了复合色散棱镜组件力学和热学分析结果并进行了相应试验。试验结果表明:复合色散棱镜组件一阶基频达301.5Hz,在20℃±5℃温度范围内组合光程差优于0.021λ(λ=632.8nm),能够满足成像光谱仪工程研制需要。

含色散棱镜的可调谐激光器像散研究

研究用棱镜作色散材料的可调谐激光器的参数

双折射色散棱镜

给出了一种双折射色散棱镜的设计；

玻璃色散棱镜的棱角为60°的理论依据

在物理实验室里,用于光色散的三棱镜,其顶角为什么要选择呢? 为此,本文将给出色散棱镜棱角为 60°的理论依据. 为了说明上述问题,首先让我们导出棱镜对某一波长的光的折射率与最小偏向角的关系.如图1,棱镜对某一波长λ的光处于最小偏向角位置。

激光技术用望远装置和色散棱镜装置

概括地介绍了被运用于激光技术的玻璃棱镜的特性，这些玻璃棱镜用来构建望远镜和补偿光学辐射的群速色散装置。

可调谐激光器腔内色散棱镜及其组合

分析了色散棱镜的特性及其顶角设计问题。讨论了色散棱镜和扩束棱镜在布鲁斯特角入射状态下，可组合使用的形式及单程角色散。提出将色散棱镜与扩束棱镜组合使用，可减少色散棱镜个数而获得更大角色散的方法。并据此设计了两个色散棱镜组，在Ｔｉ∶Ｓ激光器中得到实际使用。

棱镜色散腔XeF(C-A)蓝绿激光线宽压缩

XeF(C-A)蓝绿激光的增益系数较低,仅为0.003cm-1,要获得高能量窄线宽激光输出有一定难度。利用色散元件棱镜开展了高单脉冲能量窄线宽激光输出实验研究,结果表明:采用凹面输出镜的情况下,激光线宽可以压缩到约2.5nm,激光输出能量最大为3.47J;采用平面输出镜,激光线宽压缩到约0.7nm,激光输出能量最大为2.93J,激光光谱调谐范围最大可达到60nm,在460～520nm之间。

棱镜色散成像光谱仪的谱线漂移特性

为了研究棱镜色散成像光谱仪的谱线漂移特性,介绍了成像光谱仪谱线漂移的影响因素及机理,基于线性光学模型建立了描述谱线漂移特性的数学模型。在Matlab环境下利用Code V的API函数对系统进行了光线追迹,验证了数学模型的正确性,分析了谱线漂移的灵敏度系数。结果表明:工作环境变化引起的镜面刚体位移是导致成像光谱仪谱线漂移的主要原因;在偏心不大于0.2mm、倾斜不大于0.02°的小量级干扰下,不同波长、不同视场位置的谱线漂移量相等,误差小于0.1个像元;镜面刚体位移对谱线的影响是线性的、相互独立的,谱线漂移量是各刚体位移引起谱线漂移量的代数和。基于线性光学模型建立的谱线漂移模型可用于描述成像光谱仪的谱线漂移特性,对光谱定标、复杂工况下的光谱特性分析和预测具有指导意义。

棱镜色散成像光谱仪光谱辐射采集特性(英文)

棱镜色散成像光谱仪对景物光谱的采样不是等间隔的。为了研究非线性色散对成像光谱仪采集景物辐射能量的影响,首先推导出相应的计算表达式,据此,在可见近红外光谱范围内(VNIR)分析了以单棱镜或复合棱镜为色散元件时成像光谱仪辐射能量采集特性。结果表明:与等间隔光谱采样相比,对于采用单棱镜作为色散元件的成像光谱仪而言,探测器像元采集到的景物辐射能量在光谱范围的短波(0.4～0.6μm)部分较低,在中长波(0.6～1.0μm)部分较高;对于采用复合棱镜作为色散元件的成像光谱仪而言,探测器像元采集到的景物辐射能量在整个光谱范围都比较均衡;随着光谱采样通道数的增加,大气的弱吸收特征越来越明显地表现出来。

棱镜色散腔的自动调谐及计算机控制系统

本文对棱镜色散腔自动调谐的原理及实现方法以及计算机控制系统作了较为详细的阐述．该自动调谐系统适用于固体可调谐激光器，实验中该调谐方法用于Nd：YAG锁模激光（532nm）泵浦的钛宝石激光器[1]，能实现680～980nm。范围的波长自动调谐输出．

LAMOST望远镜的大气色散校正

大气折射与大气色散会影响大视场多目标光纤光谱观测的质量和效率.一个焦距为20m,焦比为F5、位于北纬40.4°的LAMOST望远镜在中天和中天前后0.75小时产生的色散值,用模拟计算得到结果,并用数值计算得到验证.对校正色散可能用的几种色散棱镜进行了计算分析比较,确定了色散棱镜的型式,并分析了色散棱镜的二级光谱以及色散棱镜在望远镜跟踪过程中的残留色散,及色散棱镜的安装误差.

基于柯西色散公式测量费尔德常数的方法

柯西色散公式是法国数学家柯西发现媒质的折射率与真空中入射光的波长的数学关系。由此可以提出一种在分光计实验平台上利用柯西色散原理测量费尔德常数的新方法,通过分光计测量汞灯发出的光线在三棱镜及三棱镜容器中发生色散时,每种特征谱线对应的折射率,进而计算出晶体的费尔德常数。此方法实验周期短,成本较低,可适应于多种环境下,使得测量更加简便。

空间遥感短波红外成像光谱仪的光学系统设计

设计了一种短波红外成像光谱仪的光学系统。它采用离轴透镜来校正大视场像差,避免了采用大口径同心透镜,降低了大口径透镜获取难度和加工要求,同时校正了狭缝弯曲和畸变;采用两个离轴非球面反射镜作为准直和会聚光学元件,补偿了与波长相关的狭缝弯曲,并减小了残余像差;采用一个色散棱镜来修正非线性色散,满足了光谱分辨率要求,在棱镜背面镀反射膜,简化了结构,减轻了重量。最后给出了各个通道的光谱非线性和光谱弯曲结果。

光控相控阵雷达

由于孔径效应和孔径渡越时间的限制,传统的相控阵雷达难以在大扫描角下实现大瞬时带宽。把光纤技术应用于相控阵雷达,主要包括光纤延迟线形成相控阵雷达波束所需的相移、电光相控阵发射机中采用集成光学进行波束形成,用光纤技术进行天线的灵活遥控、利用光纤色散棱镜技术的宽带光纤实时延迟相控阵接收机等,可以在大扫描角下实现大瞬时带宽,在提高雷达的分辨率、识别能力、解决多目标成像、对抗反辐射导弹、简化结构、减小体积、重量、抗恶劣电磁环境、容易维护等方面有巨大的优势。由此形成的光控相控阵雷达目前具有重大的理论意义和实践意义。

全光扫描装置设计及实验研究

针对惯性约束聚变研究中高时间分辨测量的需求,详细分析并设计了一种新型的高时间分辨的全光扫描装置。该装置根据光生载流子效应、波导传输和棱镜色散原理,采用全光学元件,实现了全光器件的类条纹相机扫描功能。设计制作了具有棱镜结构和光偏转功能的全光扫描模块。以1053nm激光为传输光,527nm激光为泵浦光,完成了脉宽为8ps的脉冲激光信号作用下的光偏转实验。从技术上验证了全光扫描技术的可行性。

谱线弯曲对成像光谱仪辐射信号采集的影响

为了研究谱线弯曲对棱镜色散成像光谱仪光谱辐射信号采集的影响，结合复合棱镜的色散特性，在可见近红外光谱区（400-1000nm）内，分析了当光谱偏离量为0．01、0．1和0．5d（d为探测器像元尺寸）时系统采集到的辐射信号与没有谱线弯曲情况下采集到的辐射信号的偏差，以衡量谱线弯曲下系统辐射测量的变化。实验结果表明：谱线弯曲引起的探测器上的光谱偏离会导致系统辐射信号采集发生变化。与没有谱线弯曲的情况相比，采集到的景物辐射信号住大气吸收带的边缘出现明显的偏差，且信号的差值随光谱偏离量的增大而增大；当光谱分辨率提高时，一些较弱的吸收峰附近也会出现明显的信号偏差。对于光谱分辨率平均为10nm的成像光谱仪，谱线弯曲引起的光谱偏离量应控制在0．3nm以内。

光谱移位对成像光谱仪辐射测量的影响

棱镜色散成像光谱仪由于光谱弯曲或者装调等原因会使探测器上产生一定的光谱移位,为了研究光谱移位对系统采集到的光谱辐射能量的影响,首先给出探测器像元采集辐射能量的表达式。再结合棱镜色散成像光谱仪在短波红外(1.0～2.5μm)谱段的光谱采样特性,计算当光谱偏离量为0.01d、0.1d和0.5d(d为探测器像元尺寸)时,系统采集到的辐射能量与没有光谱偏离情况下系统采集到的辐射能量的归一化差值。结果表明:探测器上的光谱偏离导致系统辐射测量精度发生变化,与没有光谱偏离的情况相比,系统采集到的光谱辐射能量在大气吸收带的边缘出现了明显的偏差,且差值随光谱偏离量的增大而增大。当光谱分辨率提高时,一些较弱的吸收峰附近也会出现明显的辐射能量偏差。光谱分辨率为10nm,对于0.1d的光谱偏离量,归一化的辐射能量偏差PV值达到0.011;对于0.5d的光谱偏离量,归一化的光谱偏离量PV值达到0.04。相对能量偏差达到50%以上。实际应用中必须校正由于光谱移位给辐射能量采集带来的偏差,以满足成像光谱仪光谱辐射测量一致性的要求。

星载高分辨率超光谱成像仪分光方式的选择

从透光率、光谱范围杂散光、可靠性、色散线性、光谱带宽、成本等多个方面分析了超光谱成像光谱仪采用棱镜或光栅色散分光的优缺点。分析显示,棱镜光谱仪透过率高达95.24%(VNIR),而光栅的衍射效率仅为60%～70%。棱镜光谱仪的杂散光可达10-4,而光栅的杂散光为10-2。尽管光栅光谱仪的波长覆盖范围要比棱镜光谱仪好,但在0.4～2.5μm,棱镜光谱仪相对光栅光谱仪有优越性。此外,光栅光谱仪的色散基本为线性,但棱镜光谱仪的短波非线性问题可通过复合棱镜进行补偿,而且,棱镜光谱仪的可靠性好于光栅光谱仪。另外,两种光谱仪的光谱带宽和成本基本接近。这些结果表明,棱镜更适于星载高分辨率超光谱成像仪的分光。

一种简单光纤波分复用器在宽带传输中的应用

着重介绍散棱镜作为无源波分复用器的基本特点，阐述了采用色散棱镜实现点到点多信道光纤传输系统的基本原理，转深入的讨论了色散棱镜作为波分复用器在宽带传输中的优点和作用。

激光器结构与设计

TN242 99010159压电微马达控制的激光谐振腔调节器=A regulatorfor laser resonator controlled by piezoelectricmicromotor[刊,中]/董蜀湘,霍玉晶,王树昕,邱海波(清华大学.北京(100084))//大连理工大学学报.—1997,37(增2).