本文關鍵詞：基于偏振干涉成像光譜儀的視場增強和相位熱漂移補償關鍵技術的研究　出處：《光譜學與光譜分析》2016年11期 　論文類型：期刊論文

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【摘要】：偏振干涉成像光譜技術以傅里葉變換光譜學為理論基礎,以一系列起偏/檢騙器、剪切分束器和延時晶體等雙折射晶體材料為主要結構,較之傳統(tǒng)光柵式色散型光譜儀具有多通道、圖譜合一、大光通量、高信噪比和抗環(huán)境振動干擾等一系列優(yōu)點,并且結合多普勒光譜學相關原理和技術,已被廣泛應用在各種天文學和天體物理學測試與計量領域如空間遙感、視向速度、宇航飛行、月球探測等。但是許多前人研究工作中仍然存在兩個尚未妥善解決的問題:(1)視場受限。普通型偏振干涉成像光譜儀存在遠場條紋的彎曲而使系統(tǒng)視場角限制在±2°以內(nèi),嚴重影響傅里葉變換后的光譜重構精度;(2)相位熱漂移。晶體的熱脹冷縮和雙折射率之差隨溫度變化的特性導致像面干涉條紋發(fā)生隨機抖動誤差,將嚴重影響以多普勒頻移為原理的視向速度等測量精度。因此,首先引入一塊半波片構成增強型的Savart剪切分束器實現(xiàn)主動的視場展寬,可以使增強后的觀察視場角達到±10°左右。這一改進不僅提高了傅里葉光譜變換的算法精度,同時也大幅增加光通量從而實現(xiàn)對微光光譜進行高信噪比的探測與標定。另外,為了消除環(huán)境溫度造成的相位熱漂移誤差,選用偏硼酸鋇(α-BBO)和鈮酸鋰(LiNbO3)兩種晶體進行精密組合匹配。該關鍵技術利用這兩種晶體的雙折射率之差隨溫度變化的相反特性,從而實現(xiàn)相位熱漂移誤差補償。實驗證明,在實驗室環(huán)境溫度下熱相位漂移誤差不超過0.02rad。通過這些方案改善偏振干涉成像光譜儀的測試精度,擬實現(xiàn)對天文光梳以及其他大型天文光譜儀器快速而精確的標定與測試。
[Abstract]:Polarization interference imaging spectroscopy is based on Fourier transform spectroscopy and is composed of a series of birefringent crystal materials such as polarizer / detector shearing beam splitter and delay crystal. Compared with the traditional grating dispersive spectrometer, it has a series of advantages, such as multi-channel, unifying spectrum, large luminous flux, high signal-to-noise ratio (SNR) and anti-environment vibration interference, and combined with the related principles and techniques of Doppler spectroscopy. It has been widely used in various fields of astronomy and astrophysics testing and metrology, such as space remote sensing, apparent velocity, aerospace flight. Lunar exploration, etc. But there are still two unsolved problems in many previous research work: 1). The field of view is limited. The conventional polarization interference imaging spectrometer has the bending of far field fringes, which limits the angle of view of the system to 鹵2 擄. The spectral reconstruction accuracy after Fourier transform is seriously affected. (2) Phase thermal drift. The difference between thermal expansion, cold contraction and birefringence varies with temperature, which results in random jitter error of image plane interference fringes. The measurement accuracy such as apparent velocity based on Doppler frequency shift will be seriously affected. Therefore, an enhanced Savart shearing beam splitter composed of a half-wave plate is introduced to realize active field broadening. The enhanced field of view angle can reach 鹵10 擄, which not only improves the accuracy of Fourier transform algorithm. At the same time, the luminous flux is greatly increased to achieve the detection and calibration of high signal-to-noise ratio (SNR) of the LLL spectrum. In addition, in order to eliminate the phase thermal drift error caused by ambient temperature. Barium metaborate (偽 -BBO3) and lithium niobate LiNbO3 (LiNbO3) crystals are selected for precise combination matching. This key technique utilizes the opposite characteristics of the difference between the birefringence of the two crystals with temperature. The experimental results show that the thermal phase drift error is not more than 0.02 rad. the precision of polarization interferometry spectrometer is improved by these schemes. The calibration and measurement of astronomical light comb and other large astronomical spectrometers are proposed.
【作者單位】： 中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所;中國科學院天文光學技術重點實驗室;南京理工大學電子工程與光電技術學院;
【基金】：中國科學院天文光學技術重點實驗室開放課題基金項目(CAS-KLAOT-KF201402)資助
【分類號】：O433;TH744.1
【正文快照】： 引言干涉成像光譜技術基于光譜線型函數(shù)和干涉圖相干度函數(shù)的傅里葉變換對關系[1]。干涉成像式光譜儀不僅較之色散型光譜儀具有多通道優(yōu)點、高信噪比的優(yōu)點(Jacquinot優(yōu)點),同時其還具有原理簡單、體積小、光譜測量實時性好、光譜線性度高、光譜范圍寬、分辨率高和抗震性能好

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本文編號：1396791