摘要：空间外差光谱仪采用特定楔角的棱镜实现视场拓展是提高仪器通量和辐射灵敏度的重要手段之一。借鉴传统傅里叶变换光谱仪视场展宽基础理论,结合空间外差光谱仪的技术特点,研究了基于数值归纳方法进行视场展宽棱镜设计的理论依据和实现途径。分析了不同Littrow角和目标波数下视场展宽棱镜顶角的最优取值及最大视场展宽容限。结果表明数值归纳方法全面衡量各级次视场对相位差的影响给出视场展宽棱镜顶角的最优取值,与传统理论推导方法相比,沿色散主截面方向视场容限提高了10%～30%,且数值归纳方法设计空间外差视场展宽棱镜简单、直观,在设计过程中可同时分析仪器参数对视场展宽容限的影响。

摘要：设计了一种适合微小卫星平台应用的紧凑型空间外差成像光谱仪,该系统利用两套干涉结构将干涉条纹定域于系统外部,并将前置透镜的成像面与系统干涉面重合以获取目标的空间位置信息和光谱信息.根据系统轴上光表达式和奈奎斯特采样定律,给出了系统光谱分辨率和光谱范围与元件参数的匹配关系.通过光线追迹的方式,理论证明了干涉图定域位置,并推导了普适仪器函数表达式.针对氧原子气辉(O[1 D]630nm)星载测量,完成了该紧凑型空间外差成像光谱仪的系统设计和仿真,系统光谱采样间隔为0.762 3cm-1,光谱范围为601.674 9~631.324 6nm.最后通过搭建实验装置获取632.8nm激光光源的目标图像和复原光谱.仿真和实验结果表明:系统光谱采样间隔达到设计要求,且光谱分辨能力为20 822(@630nm);λ/4波长和线偏振器的装调误差(±1°)对系统干涉图调制度影响很小.该系统具有成像能力和光谱探测能力,可作为一种时空联合型干涉光谱仪使用.

摘要：提出了一种有利于空间外差光谱仪光谱复原的探测器筛选方法。通过仿真分析确定了影响空间外差光谱仪光谱复原的探测器响应参数,针对这些参数设计了相应的探测器筛选方法。利用设计的探测器筛选装置进行了探测器筛选实验,对实验数据进行处理和分析,从备选探测器中选取了最优性能的探测器。筛选测试后的探测器已经应用于星载空间外差光谱仪,并通过了一系列实验考核。

摘要：针对微弱拉曼散射光信号的高灵敏度探测需求,使用830 nm的激发光源,对空间外差拉曼光谱仪进行全系统的设计与仿真,并通过研制的光谱仪样机开展拉曼光谱探测实验,其有效光谱分辨率可达3.35 cm^(-1)(矩形函数切趾),实际可探测的拉曼位移范围为171.01~2048.19 cm^(-1)。对不同物体形态、不同拉曼活性的样品进行拉曼光谱探测实验,其中强拉曼活性物质碳酸钙粉末、硫酸钙粉末、硫酸钾粉末的主拉曼光谱峰信噪比均大于370,弱拉曼活性物质甘油、75%酒精溶液、葡萄糖粉末的主拉曼光谱峰信噪比均大于40。实验结果表明830 nm激发光源波长的空间外差拉曼光谱仪系统对多种测试样品均可以获得清晰、准确的拉曼光谱图,具有高灵敏度、高稳定性的拉曼光谱探测能力。

摘要：空间外差光谱技术是一种新型的可实现超分辨的光谱技术,它综合光栅和FTS技术于一体。对空间外差光谱技术与传统的傅里叶变换光谱技术(FTS)进行比较研究,介绍了两种光谱技术的光学原理,围绕着仪器的光谱分辨率和光谱范围进行比较分析,给出了一组系统设计参数的比较例子。分析结果表明,空间外差光谱技术可以充分利用探测器的空间频率,在一窄带光谱范围内,获得超高的光谱分辨率。

摘要：针对已搭建的非对称空间外差光谱仪开展地基风场模拟探测研究,验证该仪器进行中高层大气风场的探测精度水平.介绍了非对称空间外差光谱技术进行风场探测的基本原理以及研制的光谱仪基本性能参数,设计了风速模拟装置开展风场模拟探测实验,并对风速模拟过程中电机转速、安装机械角度、转盘半径测量值、光线入射角度等不确定因素进行了分析和计算,该装置模拟的理论风速误差不高于1.3%,能够满足风场模拟探测验证要求.利用该风速模拟装置并通过调节不同电机转速实验,获得了模拟风速在34.19~78.63m/s内的24组测量数据,模拟覆盖了中高层大气风速范围,对测量数据进行误差修正及风速反演处理,非对称空间外差光谱仪实测风速结果与理论模拟风速对比后得出了风速误差标准差3.28m/s的风速探测精度,有效验证了非对称空间外差光谱技术开展风场探测具有相位灵敏,精度高等特点.