迈克尔逊风场探测干涉仪视场展宽的实现

迈克尔逊风场探测干涉仪视场展宽的实现在于臂玻璃材料的选择和厚度的确定。依据视场展宽的4个条件,经过分析计算,从中国玻璃库中选出了最佳玻璃对LAF4和ZF2,并计算出了臂厚度值。经过验证,此选择很好地满足了视场展宽条件。将相关参数输入计算机,通过模拟干涉仪的结构并进行光线追迹,得到了视场展宽干涉图。经过数据反演得到了风速值41.48 m/s,与理论值47.62 m/s基本一致。

迈克耳孙干涉仪中的补偿片

观察除去补偿片G_2后迈克耳孙干涉仪的干涉条纹及其变化规律,并与带有G_2时干涉仪等倾圆条纹相比较,就能了解补偿片G_2在迈克耳孙干涉仪中的重要作用。

宽场光学相干断层成像系统的二维图像重建及其教学探讨

阐述了宽场光学相干层析成像(WFOCT)的基本原理,研究了系统成像分辨率与光源相干长度的关系.以迈克耳孙干涉仪为基础,根据等厚干涉原理,实现了WFOCT光路的快速而可靠地调节,为后续实验打下良好的基础.最后利用八步移相法重建出了较好的二维图像.此外,将宽场光学相干层析成像实验引入大学物理实验课堂,能够提高学生对迈克耳孙干涉仪的认识,培养学生初步的科学研究能力.

大气海洋高光谱分辨率激光雷达鉴频特性研究

统一分析大气海洋高光谱分辨率激光雷达(HSRL)的鉴频性能,能够为大气海洋的联合探测研究提供帮助。提出了一种基于视场展宽迈克尔逊干涉仪(FWMI)鉴频器的大气海洋HSRL系统和算法,用于反演海水和大气颗粒的180°体积散射系数。该系统的核心在于采用混合-分子双通道接收信号,其中分子通道利用FWMI鉴频器滤除颗粒信号,透过分子信号。研究表明,反演误差会随着颗粒散射比(总180°体积散射系数与分子180°体积散射系数之比)增大而线性增大,而光谱分离比(分子与颗粒透过率之比)的提高能够显著抑制误差的增长趋势。因为海洋的分子散射与颗粒散射在光谱上更加分离,因此FWMI在海洋HSRL上的鉴频能力高于大气HSRL。所提的基于FWMI的HSRL系统能够工作于水体和大气中,对大气海洋激光雷达的性能提升有重要的意义。

近红外星载风温成像干涉仪的设计和仿真

临近空间风温遥感技术是研究大气动力学、热力学特性的重要手段,也是提高空间天气数值预报准确性的必要途径。针对临近空间大气风温遥感探测需求,通过分析临近空间风场和温度的探测原理和方法,并比较现有星载被动风温探测方式,提出了一种基于视场展宽迈克尔逊干涉仪的近红外星载风温成像干涉仪,其工作波长为O2分子在1.27μm的谱线,探测范围覆盖整个临近空间。论述了系统工作原理和设计过程,其中,重点阐述了兼具视场展宽、色差矫正、温度补偿功能的Michelson干涉仪和用于对O2分子谱线鉴频的F-P干涉仪的设计,并进行了模拟仿真实验。仿真结果表明风速测量误差为18.98%,可满足临近空间大气风场和温度场探测要求。

双波长高光谱分辨率激光雷达光谱鉴频器设计

提出了一种可作为高光谱分辨率激光雷达(HSRL)光谱鉴频器的双波长视场展宽迈克耳孙干涉仪(FWMI)的设计方法。详细阐述了双波长FWMI的设计原理,权衡考虑色散对于鉴频性能的影响。通过双波长视场展宽设计实现折射率补偿,从而使FWMI在355 nm和532 nm均有较大的接收视场。给出适用于355 nm和532 nm的双波长FWMI设计的具体参数,并对其进行性能评估和容差分析。评估结果表明,双波长FWMI拥有超过6°的接收视场角,在两个波长均有较为优异、稳定的性能表现,对于加工和装配精度要求也并非苛刻。利用蒙特卡罗仿真对基于双波长FWMI的HSRL系统的光学参数的反演误差进行分析。分析结果表明,在532 nm,气溶胶后向散射系数和消光系数的反演误差分别为1.82%和11.39%,而在355 nm,二者分别为1.62%和2.95%。