基于双Wollaston棱镜偏振干涉成像光谱仪的光通量分析

光通量是偏振干涉成像光谱仪的关键参量之一 .该文在非理想情况下 ,通过分析Wollaston分束器和检偏器对入射光强的削弱作用 ,对基于双Wollaston棱镜的偏振干涉成像光谱仪的光通量进行了讨论 ,得到了较精确的光通量表达式 ,给出了最大调制度下的通量数值 ,并与近似理想条件下的光通量进行了比较 .

利用坐标变换求Wollaston棱镜的分束角

利用光的折射定律和坐标变换对Wollaston棱镜的分束角随任意入射角变化关系进行了理论分析。对在不同的入射面内分束角分别随入射角的变化 ,对在方位角为 0的入射面内分束角随结构角的变化做了详细分析并进行了实验测试 ,新公式得到的理论结果与实验相符合。

基于双Wollaston棱镜的偏振测量系统的精度分析

为了研究航天偏振辐射计的偏振测量精度,从偏振参量的反演过程出发,结合偏振辐射定标的方法,得出Wollaston棱镜安装角度误差和因加工工艺等造成的光束非正交的角度误差对偏振测量有一定的影响。结果表明,在角度误差一定的前提下,偏振度测量误差随入射光偏振态的变化而变化;当Wollaston棱镜角度误差都控制在0.1°内,偏振度测量精度满足航天偏振辐射计的指标要求。

Wollaston式对称分束偏光棱镜

基于Wollaston棱镜的结构,给出了对称分束偏光棱镜的一种新的设计,即通过修正光束的出射端面来实现对称分束。给出了出射端面的修正角与棱镜的结构角之间的关系式。以632.8nm波长为例分析了出射端面的修正角与棱镜的结构角之间的关系曲线,并且分析了此修正角与波长的关系曲线。

方波调制消除Wollaston棱镜非线性系数对空间测角的影响

建立了一种基于Wollaston棱镜偏振分束的空间测角模型。对于Wollaston棱镜出射光强对系统测角精度带来的影响做了简要的理论分析和仿真,仿真结果表明出射光强偏离马吕斯定律,出现了一定的非线性偏差,且Wollaston棱镜的非线性偏差对空间测角装置的测角精度影响很大,降低了装置的实用价值。提出了一种采用方波磁光调制提高测角精度的方法,该方法有效消除了Wollaston棱镜的非线性系数、磁光玻璃的调制度波动、电路增益差异及光强波动的影响,且该方法相对正弦磁光调制方法更容易实现。最后通过相关的对比实验,采用该方法系统在-8°^+8°范围内能够达到15″的测角精度。

Wollaston棱镜分束角的光谱特性

提要:为了了解Wollaston棱镜分束角随入射光波长的变化规律,我们对其分束角的光谱特性从理论上进行了分析,并进行了实验测试,结果表明:入射光波长对Wollaston棱镜的分束角有一定的影响,其规律为:棱镜的结构角越大,入射光波长对分束角的影响越大:紫外光谱区的影响大于可见和红外光谱区。对于Wollaston棱镜分束角的对称性,其特点为:棱镜结构角越大,入射光波长越短,对称性越差。

改进型Wollaston棱镜设计

介绍了改进型 Wollaston棱镜的特点、主要参数及基于这些参数对光学系统结构的设计公式。应用 Matlab软件自编程序对分束角ε与棱镜楔角γ和光轴倾角δ之间 ,相干平面倾角η与棱镜楔角γ和光轴倾角δ之间的关系进行了计算并对结果做了分析 ,得出一些有实用价值的结论 ,克服了 Wollaston棱镜使用上的局限 。

双Wollaston棱镜光强分束比研究

利用折射定律和菲涅耳公式,研究了双Wollaston棱镜的光强分束比随入射光波长、棱镜结构角以及入射角等参量的变化关系,并进行了实验验证.结果表明:光强分束比随入射光波长的增大呈线性递减趋势;棱镜的结构角越小,光强分束比也越接近1;入射角对光强分束比的影响基本呈二次曲线型变化;当光正入射时,光强分束比最接近于1.给出了理论曲线和实验值的对比.

光正反方向入射冰洲石Wollaston棱镜分束角的温度效应

为了了解温度变化对光正反方向入射冰洲石晶体Wollaston棱镜分束角的影响,首先明确了棱镜的结构角和晶体中o光、e光的主折射率是决定棱镜分束角的两个因素;然后从温度对这两个因素的影响出发,从理论上对光正反方向入射冰洲石晶体Wollaston棱镜o光、e光分束角的温度效应进行了研究,结果表明:随温度的升高,光正反方向入射时Wollaston棱镜两分束角均在减小,但光正方向入射时o光分束角减小的幅度要比e光大得多,而光反方向入射时e光下降幅度要比o光大得多;总体上光反方向入射要比正方向入射分束角受温度的影响大,实验测试结果与理论分析相吻合.

Wollaston棱镜阵列中子棱镜结构角误差分析

Wollaston棱镜阵列中各个子棱镜的结构角间的误差影响着光谱仪的性能。从干涉图的无缝拼接入手,推导了n元Wollaston棱镜阵列的最大光程差公式,以三元Wollaston棱镜阵列为例,分析子棱镜结构角误差对光谱分辨率的影响,通过干涉条纹光强公式构建干涉图样模型,利用Matlab软件编写相关程序,仿真了630 nm单色光的复原光谱,分析结构角误差对光谱的影响。实验结果表明:当子棱镜结构角误差大于10-3数量级时,光谱中将有伪峰出现,为Wollaston棱镜阵列的研制提供了理论依据。

改型Wollaston棱镜干涉光谱仪的调制度研究

改型Wollaston棱镜(MWP)无需中继,可构建微型傅里叶变换光谱仪。回顾了MWP的基本原理,从调制度定义出发,计算得到准单色光源的复相干度,找到调制度的影响因素——扩展视场、剪切结构、焦面探测等。建立一般的干涉定域分析模型后,由像点逆光路追迹给出MWP的厚度计算公式,代入调制度约束参数得到不同参量的误差容限。通过FRED记录不同视场扩展情况的灰度与辐照度,结果显示,调制度为0.9时,视场与理论估算值1.24°基本相符;不同剪切量的灰度与辐照度变化特性表明,结构角会使定域垂直系统光轴的入射角发生变化,与晶轴倾角共同影响双折射率差;2.5和8μm像元探测采样表现出调制度差异,描述了定域深度或离焦的影响。以准单色光源、复相干度表示调制度,可将不同影响因素统一至约束参数中,相关变量误差容限可作为MWP-FTS的设计依据。

双Wollaston棱镜偏振测量系统棱镜安置误差分析

研究双Wollaston棱镜偏振测量系统分光棱镜安置误差对测量精度的影响.从安置误差对Stockes参量测量的影响出发,研究棱镜纵向、横向及两棱镜光轴夹角的安置误差引起的测量误差.结果表明:对于一定的偏振测量精度,纵向、横向允许的安置误差随波长和目标偏振度的变化而变化,两棱镜光轴夹角允许的安置误差则为固定值.研究结果为双Wollaston棱镜偏振测量系统的设计提供了理论依据.

基于Wollaston棱镜的图像复分快照式成像光谱仪设计

设计一种以Wollaston棱镜为分光元件的图像复分快照式成像光谱系统,主要包括前置望远物镜、准直镜、Wollaston棱镜组、成像镜和补偿滤光片。此类光学系统可以一次曝光获取同一目标景物在不同波长下的二维信息。光束经过Wollaston棱镜组分光,为了使不同波长对应景物不至于重叠,要求分束角度比较大,这样进入成像镜的光线入射角度相对较大,无疑增加了成像镜的设计难度。分析了基于Wollaston棱镜的图像复分快照式成像光谱仪的原理及特点,设计了一套完整的成像光谱系统。全系统结构复杂,光学系统的光阑必须匹配好。为了使得不仅单个镜头成像质量良好,而且镜组之间能够良好的衔接,将前置望远物镜设计为像方远心结构,准直镜设计为物方远心结构。全系统采用多重结构,使得16个谱段在56线对处的MTF值均接近衍射极限,点列图中RMS值基本都在艾里斑以内,系统成像质量良好。

基于双Wollaston棱镜的静态光谱偏振成像系统设计

针对传统光谱偏振成像系统存在的结构复杂或有运动部件等问题,提出一种基于双Wollaston棱镜的静态光谱偏振成像系统结构。根据Stokes光谱调制理论,并利用双Wollaston棱镜的偏振特性与分光原理,设计了含有双Wollaston棱镜的静态光谱偏振成像系统。系统前置望远系统采用像方远心设计,后置偏振光谱分光系统采用物方远心设计,以实现光瞳匹配;整体结构均选用球面镜,且无运动部件,可同时获取目标的光谱和偏振信息,系统工作波段为450~900nm,焦距为275mm,口径为90mm,视场角为2.35°.分析结果表明:系统全视场调制传递函数在奈奎斯特频率90lp/mm处优于0.55,成像质量接近衍射极限,满足成像需求。

成像系统中Wollaston棱镜的光学性能

给出了Wollaston棱镜的透射比及位相延迟与入射角的关系,就Wo11aston棱镜用于成像系统中的性能进行了研究。

双Wollaston棱镜的光程差及其色散

深入研究了的光程差与棱镜楔角以及空间变量-入射角三者的关系,并进行了计算机模拟。发现了对方解石构成的双Wollaston棱镜,光程差有较大的变化范围,光程差和入射角的关系有较好的线性的条件是:棱镜楔角在22°附近,入射角在-50°到10°范围内变化。然后对光程差的色散特性进行了分析和计算机模拟,结果表明,双Wollaston棱镜的光程差明显依赖于光波长,根据拟合结果它们的关系可以用三阶多项式来表述。本结果为偏振型空间调制干涉光谱仪的设计和应用提供了理论依据。

改型Wollaston棱镜干涉光谱仪的调制度研究

改型Wollaston棱镜(MWP)无需中继,可构建微型傅里叶变换光谱仪。回顾了MWP的基本原理,从调制度定义出发,计算得到准单色光源的复相干度,找到调制度的影响因素——扩展视场、剪切结构、焦面探测等。建立一般的干涉定域分析模型后,由像点逆光路追迹给出MWP的厚度计算公式,代入调制度约束参数得到不同参量的误差容限。通过FRED记录不同视场扩展情况的灰度与辐照度,结果显示,调制度为0.9时,视场与理论估算值1.24°基本相符;不同剪切量的灰度与辐照度变化特性表明,结构角会使定域垂直系统光轴的入射角发生变化,与晶轴倾角共同影响双折射率差;2.5和8μm像元探测采样表现出调制度差异,描述了定域深度或离焦的影响。以准单色光源、复相干度表示调制度,可将不同影响因素统一至约束参数中,相关变量误差容限可作为MWP-FTS的设计依据。

用改进的Wollaston激光剪切干涉法研究溶液薄膜的结晶过程

报道了一种采用激光干涉法观测低温保护剂(CPA)溶液降温结晶过程的方法.对传统的Wollaston棱镜剪切干涉光路进行改造,并与半导体制冷装置相结合,建立了一套实时观测和记录CPA溶液薄膜降温结晶过程的实验系统.从实验记录可以直接得到降温过程中相界面的产生和移动过程;并且可通过干涉条纹分析进一步研究结晶过程中溶液的温度场和浓度场.以此实验系统为基础,可分别研究降温速率和CPA初始浓度等条件对结晶过程的影响,为了解低温保存过程中溶液结晶的物理机理提供了有力的实验基础.

基于改型Wollaston棱镜组的光谱成像系统

在静态光谱成像系统中,光谱分辨率的高低取决于最大光程差,即静态光程扫描范围,而传统静态干涉具往往受结构尺寸的限制而分辨率较低。为了在基本保持原有干涉具尺寸的基础上提高系统光谱分辨率,设计了基于弹光调制的光谱成像系统。其由两块光轴反向的Wollaston棱镜将光束分离,再通过弹光调制实现对横向剪切量的静态调制。给出了基于该新型光谱成像结构的总体设计方案,计算推导了横向剪切量随结构主要参数的函数关系。通过仿真分析得到了横向剪切量关于调制晶体尺寸和折射率调制度的函数分布。实验针对中心波长为555 nm的激光光斑进行相干处理及二次成像,实验结果显示,随着调制晶体尺寸的增大,系统横向剪切量线性增大;随着折射率调制度的增大,系统横向剪切量非线性增大,由此验证了其工作机理的可行性。

Wollaston棱镜分束角的光谱特性对成像系统的影响

Wollaston棱镜广泛应用于高性能的光学仪器的成像系统中.本文在研究Wollaston棱镜的分束角随入射光波长变化规律的基础上,通过利用Origin软件,从理论上分析了Wollaston棱镜分束角的光谱特性对成像系统的影响,从而得出了相干平面的出离量与入射光波长之间的关系.结果表明:Nomarski偏振光干涉仪相干平面的出离量随着入射光波长的增大而相应的增加.相干平面的出离量与其它各参量之间存在函数关系,据此,用计算机编程的方法可以很容易的调整光路中透镜的相对位置,从而获得清晰的瞬态过程干涉图.