摘要：由于探测器具有像元数目的限制,宽波段和高分辨率难以同时满足。文章针对532nm激发波长,设计了一款同时具有宽波段、超高分辨的拉曼光谱仪。将整个光谱范围按照低波段最低分辨要求分成四个波段,并通过旋转光栅和旋转聚焦镜的方式,完成了不同波段相互切换的集成化设计,实现了80~4000cm^(-1)宽波段范围,全波段1.2cm^(-1)超高分辨率的光学指标。考虑到探测器的较大体积尺寸,为避免元件发生干涉,该系统中元件之间具有足够的距离。相比于国内市场的同类产品,该光谱仪具有宽波段和超高分辨率的同时无需更换结构内部其他元件,在一定程度上节省了成本。

摘要：线阵型CMOS光电图像传感器具有灵敏度高、光谱响应范围大、功耗低、体积小等优点,被广泛应用于便携式光谱仪的开发中。为解决由CMOS图像传感器暗电流变大而造成的光谱仪基线漂移问题,设计一种基于FPGA的光谱仪动态基线补偿系统。系统利用传感器预留像素计算得到该帧图像的基线值并进行实时反馈,使用高性能运算放大器、差分放大器设计电压跟随电路、基线补偿电路和单端转差分电路对CMOS模拟信号进行处理并进行高速A/D转换,选用精密DAC芯片实时动态反馈基线补偿值。最终测试结果表明,随着积分时间的不断增加,该设计始终能使光谱数据保持一个较低的基线水平。系统电路设计灵活、光谱采集准确、基线控制效果良好,比较适合检测微弱光谱信号。

摘要：针对光栅光谱仪中高分辨率与宽光谱难以同时满足的问题,设计了一款基于旋转光栅的Czerny-Turner(C-T型)光路结构的高分辨率宽光谱拉曼光谱仪,激发波长为532 nm,光谱范围为80~3000cm^(-1),分辨率为1.2cm^(-1)。将光谱范围分为低(80~1450cm^(-1))、中(855~2225cm^(-1))、高(1630~3000cm^(-1))3个波段,以优化中波段为主,对全波段进行了优化。通过微调光栅的旋转角度,确保低、中、高波段均位于CCD的有效像面上。该光谱仪成像系统的点列图、均方根图和调制传递函数图均符合设计要求。

摘要：为了提高高端探测器的利用率与增强拉曼光谱仪同时对不同物质检测的适用性,将多个波长激发的拉曼光谱仪集成设计成为一个光谱仪,将具有重要的应用价值。提出了一种基于CT结构双波长(532nm和785nm)激发的双通道拉曼光谱仪设计方法。所采用的这种设计方法基于探测器的工作特点为实现双光路结构同时工作创造了条件,从而最大程度的增加了光谱测量范围,同时该方法也实现了对探测器的有效感光面像元的充分利用并且最大程度地实现了高光谱分辨率。优化结果表明对于532nm的激发波长,分辨率为5cm^(-1)、光谱范围达到80~4200cm^(-1);对于785nm的激发波长,分辨率为3cm^(-1)、光谱范围达到200~2300cm^(-1)。

摘要：针对激光扫描共聚焦显微镜的数据高速传输需求,设计了一种基于DDR3和千兆以太网的大数据缓存与高速传输系统。该系统以Artix-7系列的FPGA芯片XC7A35T为主控芯片,基于Verilog语言在Xilinx FPGA的开发平台Vivado上设计了整个系统的控制方案;缓存模块采用Micron公司的DDR3芯片MT41J128M16HA,结合Xilinx提供的DDR控制器IP核与FIFO,对上游的大量数据进行高速缓存;同时采用Realtek公司的以太网芯片RTL8211实现了基于UDP、IP协议的以太网帧组包与解包,通过RJ45以太网接口以1000 Mbps的速率从上位机接收指令或发送数据。测试结果表明,该方案能将数据高速存储到DDR3中,并实时高效地传输到上位机中,实时传输速率达到118.75 Mbyte/s。在工作过程中,该系统稳定性高、误码率低,且电路集成度高、控制时序精确,非常适合作为激光扫描共聚焦成像设备的数据传输系统。

摘要：根据532 nm、633 nm、785 nm和1064 nm 4种波长激光照射到物质上的拉曼光谱采集需求,设计了四通道拉曼光谱仪的主控系统。该系统采用Hamamatsu公司的S11511-1106型面阵CCD和G14237-512WA型线阵铟镓砷图像传感器作为光电转换器;将STM32F407作为控制芯片,实现四通道图像传感器、四通道激光器和四通道电机的控制;利用FPGA实现图像传感器的驱动、A/D模数转换以及光谱数据采集;通过串口将数据传输到电脑端上位机显示。经实验测试,上位机端光谱信号显示准确,可以实现光谱的单次或连续采集;影响光谱成像的电压误差稳定在1.5%以内,纹波系数控制在2%以内。该系统实现了四通道光谱数据采集和传输,可以拓展到其他像元器件设计中,具有一定应用价值。

摘要：紫外拉曼光谱技术具有高强度拉曼散射、无荧光干扰的特点;可见光拉曼光谱技术可实现低波数、高分辨率探测。为兼具两种激发波长的优势,设计了一款对称分布的双Czerny-Turner光路聚焦于一个探测器的双通道拉曼光谱仪。通过元器件的选型和初始结构的计算,在不增加多余元器件的情况下,对弧矢方向像散进行补偿,避免了像面上的能量损失。配合Zemax软件对双通道光谱分别进行建模优化,最终实现了对400~5000 cm^(−1)(266 nm激发)和50~3500 cm^(−1)(633 nm激发)两段光谱的同时探测。均方根半径、点列图和调制传递函数等评价指标有效验证了设计的合理性和可行性。结果表明,两套拉曼光谱仪分别可达8 cm^(−1)和5 cm^(−1)分辨率,本设计具有高分辨率、低波数、多波长激发、集成化等优势。

摘要：基于严格的光学成像矢量衍射理论,以4倍缩小倍率的成像系统和x线偏振光照明为例,得到经光瞳滤波器调制的大数值孔径光学系统焦区横向场表达式.通过详细研究非对称三区复振幅型光瞳滤波器的内外环归一化半径、各环相位分布和第一层透过率t对y方向分辨率增益比Gty,斯特尔比Sy和第一旁瓣与主瓣相对强度Iry的影响.设计了一种非对称三区相位型光瞳滤波器,实现Gty=0.8345,Sy=0.4087,Iry=0.4923,使得y方向分辨率比没有加光瞳滤波器时提高了将近20%.

摘要：针对近红外拉曼光谱检测,设计了一种以InGaAs图像传感器为核心,基于FPGA主控的光谱采集驱动系统。该系统相较于单通道输出传感器的不同之处在于,输出特点为奇偶交错双通道信号,首先利用FPGA完成系统内部时序的驱动控制;然后经过ADC模数转换芯片模拟系统输出信号并进行采集转换,Dpram模块对数据进行存储排序;最后利用串口实时传输光谱数据。实验表明,系统采集效果良好,积分时间可调,硬件电路与软件集成度较高,在近红外拉曼光谱采集系统中具有较高的应用价值。

摘要：为满足微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)二维激光扫描系统对显微物镜小入瞳直径、大入射角度、大视场的要求,利用光学设计软件Zemax设计了一款入瞳直径为1.1 mm,可匹配MEMS二维振镜±18°大扫描角度的近红外无限共轭微型显微物镜。该物镜总长小于23 mm,数值孔径为0.4,分辨率为1.26μm,工作距为900μm,各项像差校正良好,满足使用需求。设计结果表明,该微型显微物镜可满足便携式皮肤检测仪器的MEMS二维振镜激光扫描系统的应用要求。