面阵CCD探测的全自动椭圆偏振光谱系统研究

给出了一种椭圆偏振光谱的快速测量方法 ,并使得实验系统的结构更为紧凑和小型化 ,减轻了重量 .研究中采用了由面阵型CCD探测器和平面多光栅组成的光谱仪 ,无需光栅扫描 ,就能够在很短时间内对光谱进行快速准确的数字凝视式成像 ,光谱分辨精度优于 1.0nm ,显著提高了系统工作的可靠性和效率 .系统采取了将CCD光谱仪后置的方式 ,研究并解决了从物理光学原理、器件设计和加工、系统调试和定标、软件编制以及到光谱测量和数据分析等一系列问题 .实验中对典型贵金属Au的光学常数谱进行了测量 ,获得了满意的结果 .

新型面阵式CCD探测器型多光栅单色仪

研制了一种采用面阵式高精度CCD探测器和多光栅结构的新型单色仪,该单色仪采用了多块平面光栅结构的光谱分析系统,无需任何机械转动和位移器件,并采用面阵式高精度CCD光谱探测器,对光谱进行快速准确的数字成像,在很宽的光子能量范围内(200～1100nm)实现对光谱的快速测量和分析,适用于各种光电子实验对象的光谱学分析,光谱分辨精度优于1.0nm.解决了二维光谱探测区的数字化光谱定标,建立了探测象素随波长和能量非线性分布的数学模型.

激光光强分布测量中面阵 CCD 信号畸变的校正

当面阵ＣＣＤ用于激光能量空间分布测量时，由于ＣＣＤ探测器光电响应非线性、光电响应非均匀性等因素影响，必然使信号产生畸变。本文通过理论分析与实验对畸变进行了校正，收到了良好的效果。

基于投影面积分析算法的激光方向测量系统

在激光预警系统中,为了实时监测在各个方向的入射激光,同时,保证较高的激光入射方向角分辨率,设计了基于投影面积分析算法的激光方向测量系统。系统光学部分由几何尺寸已定的遮光模块和面阵CCD探测器组成,当激光入射系统时,由于遮光模块的存在,会在面阵CCD探测器上产生阴影,通过计算分析阴影的面积即可反演入射激光的方向。通过仿真计算可知,在要求最小分辨角度为1°时,对应的面积变化远小于CCD探测器的分辨能力。实验采用660 nm激光器、IA-D9-5000型面阵CCD探测器、旋转平台,实验数据显示,入射激光在各种条件下旋转1°在四个象限区域内,所形成的投影面积各不相同,通过投影面积分析算法可以反演入射激光的方向。

双光束微型光谱仪

结合微型光谱仪体积小、测量速度快的特点和双光路光谱仪的光束结构,基于双芯光纤和面阵探测器Czerny-Turner光学结构设计并研制成功一种微型双光束光谱检测系统——一双光束微型光谱仪.系统中第一根双芯光纤将光源光强均分成两路,一路作为参考光路,另一路作为检测样品的样品光路.参考光和被测样品光通过第二根双芯光纤传输并同时照明微型光谱仪的入射狭缝,两个纤芯沿狭缝长度(非色散)方向排列.为保证两路光的成像光谱不会发生重叠和串扰,在交叉对称Czerny-Turner光学结构中加入消像散柱面镜元件,运用光学设计软件对光谱仪系统进行了优化设计.光线追迹结果显示,双芯光纤传输参考光路与被测样品光路光束的成像光谱可以在300～800nm范围内分离.依据设计结果加工并装调成功双光束微型光谱仪系统实验样机,实现了参考光谱和被测样品光谱在光谱仪上的同时显示与测量.实验表明,所设计的双光束光谱仪不仅具有双光路的光束结构,而且充分利用微型光纤光谱仪接口及配置灵活的特点,实现了真正意义上具有双光束光路结构的微型光谱仪系统.

光电跟踪系统稳定精度测试方法研究

针对光电跟踪系统稳定精度测试需求,提出一种稳定精度动态测试方法。该方法基于光学自准直原理,采用面阵CCD探测器,结合图像求取质心算法,实现被测系统的动态测试,通过该装置获得了稳定精度测试结果。结果表明:测试50μrad级两轴两框架系统动态稳定精度,通过该测试方法测出其稳定精度最大为48μrad。

LF炉钢水非接触测温系统及应用

温度控制在LF炉精炼过程中具有重要地位,它是控制钢水成分质量、连铸质量及稳定工艺的关键。研发了一种非接触式的钢水温度监测系统,该系统通过双光路近红外面阵CCD探测器实时获取LF炉内钢水高清热像,再利用计算机对该图像信息进行技术处理,从而准确地识别出钢水,并根据测温模型计算出实时的温度数据。该测温系统还可作为工业电视使用,便于炼钢工人及时了解炉内状况。不同于以往的接触式测温方法,新系统可以在不影响钢水冶炼进度的情形下完成对LF炉内钢水温度的实时监测,操作便捷、安全,是一项十分值得推广的技术,对其它测温应用领域也具有一定的指导作用。

二维多光栅折叠光谱分析仪的研制

宽光谱、高分辨、高速光谱获取和分析技术在光电子材料、太阳能、化学、生物医学、环境、国防等领域具有重要的研究意义和应用价值,是现代光谱分析仪器的核心。为了实现宽光谱、高分辨率和快速的光谱测量和分析,在本研究中,突破传统单光栅和棱镜等色散元件有限色散角和光谱效率的限制,采用二维CCD面阵光电探测技术,将具有不同闪耀角和色散特性的10光栅进行集成组合,在200～1000nm光谱区,获得10重折叠光谱,成像在CCD面阵探测器的焦平面上,从而将光谱的有效探测区长度扩展了10倍,达到268mm。经系统定标后,测量结果显示,无需任何机械位移部件,新的光谱分析系统可达到优于0.1nm的分辨率,能够在0.1s时间内完成200～1000nm全光谱数据的快速获取和分析,将能够在科学研究和高科技领域获得重要应用,体现了高性能光谱分析技术研究和发展的趋势。