摘要：理论分析了准直镜和聚焦镜采用球面面型的Czerny-Turner光谱仪系统中由消像散条件引起系统发生光路与结构件干涉的现象。为了在设计阶段就克服这种干涉问题,提出了Czerny-Turner结构的防干涉设计条件。结合消像散条件及光路结构防干涉条件,总结出了Czerny-Turner光谱仪消像散优化和结构优化的设计步骤,提出了准直镜入射角θC和聚焦镜入射角θF的选定准则。对根据总结的设计步骤及入射角选定准则设计的光谱仪系统进行了光线追迹法验证,发现其既能满足消象散条件又不会发生光路与结构件的干涉现象,能满足航天遥感对其宽谱段、高分辨率的要求。

摘要：为实现大气水汽的全天时测量,选用Nd∶YAG脉冲激光器的四倍频输出266.0nm作为激励光源,设计日盲紫外域喇曼激光雷达系统.由于低层大气污染造成的臭氧污染,通过增加大气氧气的振动喇曼散射信号测量通道,实时反演近地表臭氧浓度的分布,为修正激光雷达方程中的臭氧吸收提供解决方案.同时,选用高光谱分辨率光栅和窄带宽激光反射镜设计光栅光谱仪作为激光雷达的分光系统.仿真计算表明,入射角为10°时,设计的光栅光谱仪可有效分离并提取氧气、氮气和水汽的振动喇曼散射回波信号,日盲紫外喇曼激光雷达系统可实现全天时状态下2km高度范围内大气水汽的廓线探测.

摘要：残留谱线弯曲限制了切尔尼-特纳平面光栅光谱仪在成像光谱仪中的应用.本文不同于传统的基于棱镜的光栅谱线弯曲补偿方法,提出了基于倾斜场镜的补偿方法,即在校正场曲的同时对入射到场镜不同区域,不同波长的狭缝像分别进行谱线弯曲校正,且没有改变系统的其它光学特性.对狭缝大小为7.8mm×0.016mm、光谱范围0.31-0.5μm、光谱分辨率0.4nm、物方焦距70mm、1∶1放大倍率的切尔尼-特纳成像光谱仪进行了优化设计,结果全谱段、全视场MTF〉0.8,点列图RMS半径小于9μm,相对谱线弯曲小于0.2%,满足设计要求.实际设计表明该方法对于可选用光学玻璃有限,且能量较弱的紫外光学系统是一种可选的优化设计方法.

摘要：光栅光谱仪的分辨率与其光通量之间存在折衷的关系。亚像元-反卷积序列光谱图复原方法可以在不降低光通量的前提下提高其分辨率。为使该方法能够应用在采用阵列探测器的小型便携式光谱仪上,提出了一种光纤多狭缝的设计方法,以获取亚像元重建所必须的序列光谱图。该方案的主要优点是无需微动机构,没有显著的像差变化,有利于简化算法。

摘要：结合光学像差理论和光栅色散原理,采用像元分辨率匹配方法,提出了一种宽光谱高分辨率光栅光谱仪初始结构设计方法。在综合考虑机械加工装调和光谱仪通光效率的基础上,将其应用于波长为200～1000nm、分辨率为0.01nm的Czerny-Turner型光栅光谱仪光学系统初始结构设计中。运用ZEMAX软件对光谱仪光学结构进行了仿真和优化,结果表明,该设计方法可以同时兼顾光谱探测范围、分辨率、通光孔径等各项设计要求,仪器设计性能均能满足各项指标要求。

摘要：将CCD测量转角的方案应用到光栅光谱仪中,设计了一套CCD成像法波长扫描机构,大大改善了光谱仪的性能。为了满足测量范围的要求,采用CCD拼接技术。该系统具有采集和显示被测谱线、拾取谱峰和自动寻峰等数据处理功能,并能计算出识别出来的任意一条谱线的波长。用于测量低压汞灯谱线波长,测量结果和实际标准波长偏差在0.20nm以内。

摘要：太阳Hα是广泛用来观测耀斑及暗条等众多太阳活动现象的一条重要谱线,太阳Hα空间光谱仪的研制是我国研究太阳光谱的迫切需要.设计的太阳Hα空间光谱仪由前置光学系统(观星子系统)、Czerny-Turner结构型光谱仪、推扫运动系统和入射窗口组成.太阳Hα空间望远镜的焦距拟定为1820 mm,口径180 mm.经分析,采用像元尺寸4.6μm的探测器可以实现0.523″的像元分辨率,并覆盖40′×40′的矩形视场.根据指标要求,为实现Hα波段中心波长±1?,设计谱线半宽(FWHM)0.15?的对日成像,设计工作波段为6462.81–6662.81A.

摘要：针对目前中药市场上存在的中药材质量问题,设计了一套基于推扫式光谱成像技术的光栅光谱成像装置。采用光栅分光,利用电控位移台在空间一维方向上扫描成像,通过图像拼接后获取了中药的光谱立方体。该装置成本低,无需特殊环境即可实现对中药的快速、无损检测。所测试系统参量包括定标波长、系统光谱响应范围、光谱分辨率、空间分辨率和系统稳定性等。以西洋参为例进行检测,得到了西洋参的光谱图像及其对应的光谱立方体,据此绘制其特征光谱曲线和空间荧光强度分布图像,得出了中药材西洋参的光谱特征和其主要活性成分人参总皂甙的空间分布。

摘要：为了将偏振光谱强度调制(Polarization spectral intensity modulation,PSIM)技术应用于室外目标的偏振遥感测量,在PSIM偏振光谱仪实验室搭台实验基础上,开展了PSIM实验样机一体化集成设计.首先,将由格兰泰勒棱镜和两块高阶石英晶体延迟器构成的调制器按照原理要求集成安装成一个组件,再将该组件安装到光栅光谱仪的光学头部,完成PSIM偏振光谱仪系统的硬件一体化设计.利用交互式数据语言(Interactive data language,IDL)程序设计语言编写程序,将文件读写、数据处理及结果显示等功能集成在统一的用户界面中,实现了PSIM偏振光谱仪系统数据处理算法软件的一体化设计.最后,通过测量解析水平和垂直线偏振光的全Stokes矢量元素谱定性验证了实验样机的测量能力;利用偏振定标系统完成了集成实验样机的偏振定标.实验数据处理结果表明:实验样机能够实现待测光全Stokes矢量元素谱的同步获取;偏振定标盒输出光的全谱段偏振度值,实验样机的测量结果与理论输出结果间的最大误差约为0.003.实现了集成实验样机的设计目标.

摘要：为了在紫外波段200～350nm，窄带宽1nm的情况下实现消偏，在Lyot型消偏器的基础上，设计了一种由两块厚的石英延迟片组成的消偏器。应用矩阵光学理论计算了该消偏器的剩余偏振度，并得到了消偏条件。建立了测试系统并在实验上验证了消偏效果，得到了6．5％的剩余偏振度，与理论计算有较好的一致性。分析了测试误差来源，提出了用多片组石英来提高消偏效果的途径。