【摘要】：傅里葉變換光譜儀是光譜儀器中的一個重要分支,具有光譜精度高、光通量大等諸多優(yōu)勢,傅里葉變換光譜儀在物質(zhì)鑒別、航空遙感、大氣環(huán)境監(jiān)測等方面有著重要的應(yīng)用。Sagnac干涉型是靜態(tài)傅里葉變換光譜儀中的一種重要類型,研究Sagnac干涉傅里葉變換光譜儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計、光譜復(fù)原流程以及關(guān)鍵性能參數(shù)對于進一步提高光譜儀的測量精度,減小誤差并且提高復(fù)原光譜精度有重要的意義。Sagnac干涉傅里葉變換光譜儀在實際的應(yīng)用過程中,存在有光譜重構(gòu)精度不高,波數(shù)誤差較大,譜強度失真等問題,因此有必要對這些問題進行研究。本文在對傅里葉變換光譜儀的背景原理進行分析的基礎(chǔ)上對Sagnac干涉傅里葉變換光譜儀進行了系統(tǒng)設(shè)計,對光譜儀進行了光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計和光譜復(fù)原流程設(shè)計,根據(jù)技術(shù)指標(biāo)確定光譜儀相關(guān)硬件參數(shù)并使用MATLAB軟件編寫相關(guān)數(shù)據(jù)處理代碼。根據(jù)設(shè)計方案搭建光譜儀并進行光譜復(fù)原以及光譜定標(biāo)工作,并對不同類型的光源展開實驗,對所獲得的復(fù)原光譜進行了分析與研究。對傅里葉變換光譜儀系統(tǒng)中光譜儀的分辨率和信噪比以及干涉儀的剪切距這三個關(guān)鍵指標(biāo)進行了深入研究,分析了光譜儀的分辨率和信噪比,討論了干涉儀的剪切距對于分辨率的影響,并提出添加道威棱鏡的方式對剪切距進行調(diào)節(jié)。實驗結(jié)果表明,所設(shè)計的光譜儀能夠較好的復(fù)原出光譜,達到了設(shè)計要求。
【圖文】：

圖 2.4 Sagnac 型傅里葉變換光譜儀系統(tǒng)原理圖ig 2.4 Sagnac type Fourier transform spectrometer system schem涉傅里葉變換光譜儀是一種以 Sagnac 干涉儀為橫向，基本結(jié)構(gòu)包括：前置光學(xué)系統(tǒng)、狹縫、分光棱鏡、陣探測器，原理示意圖如圖 2.4 所示，物體或者光源成像到狹縫，從狹縫中出射的光線再照射到干涉儀的束面上，由于膜層的作用，入射光被分成透射光和反個反射鏡反射和分光棱鏡的第二次反射或透射后形成射。兩束平行光線經(jīng)過傅里葉透鏡，最終在探測器的儀的結(jié)構(gòu)特性，，系統(tǒng)的光路是三角共光路結(jié)構(gòu)，因播的時候，所經(jīng)過的路徑相同，避免了外部環(huán)境的干置發(fā)生移動時，干涉儀的兩臂不等長，會將入射光剪。兩束相干光線通過傅里葉透鏡會聚到探測器上，形位置的干涉條紋代表了兩束相干光線光程差的不同

圖 2.5 探測器與光程差的關(guān)系 2.5 Relationship between detector and optical path difference，當(dāng)兩個反射鏡距離分光棱鏡的距離相等時，此時剪切的兩束光線之間光程差為零，因此在探測器上個反射鏡移動產(chǎn)生一個偏移量 l 時，入射光被分光反射后就會產(chǎn)生光程差，經(jīng)過傅里葉透鏡成像后切后的兩束平行光之間的距離稱為干涉儀的剪切距面上，傅里葉透鏡在實際使用中考慮到像差以及頭代替使用。如圖 2.5 所示，Sagnac 干涉儀將光源切的兩束光根據(jù)相干光學(xué)原理可知是相干的。用 l 來表示 Sagnac 棱鏡偏移量，計算可得 Sagnac間的距離。成像鏡頭的焦距為 f，探測器上的像元光軸與探測器的交點記為 O 并以 O 點為原點，與縫方向的記為 Y 軸。設(shè)探測器上像元的位置為
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH744.1

【參考文獻】

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1 王曉朵;劉華;黨博石;全向前;許家林;熊崢;李云鵬;盧振武;;微型DMD哈達瑪變換近紅外光譜儀[J];光學(xué)學(xué)報;2015年05期

2 袁艷;李立英;熊望娥;常寧華;相里斌;;環(huán)境減災(zāi)-1A衛(wèi)星超光譜成像儀結(jié)構(gòu)設(shè)計[J];航天器工程;2009年06期

3 劉日龍;殷德奎;;傅里葉變換光譜儀動鏡驅(qū)動控制技術(shù)[J];紅外;2009年09期

4 趙葆常;楊建峰;常凌穎;陳立武;賀應(yīng)紅;薛彬;;嫦娥一號衛(wèi)星成像光譜儀光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計與在軌評估[J];光子學(xué)報;2009年03期

5 李蘇寧;朱日宏;李建欣;王琰;;傅里葉干涉成像光譜技術(shù)中的重構(gòu)方法[J];應(yīng)用光學(xué);2009年02期

6 阮鍇;張淳民;趙葆常;;高層大氣風(fēng)場探測改型大光程差Sagnac干涉儀全視場角光程差與橫向剪切量的精確計算[J];物理學(xué)報;2008年09期

7 沈中;朱軍;;中國星載干涉型超光譜成像儀[J];航天器環(huán)境工程;2005年04期

8 吳航行;傅里葉變換光譜儀技術(shù)進展概況[J];紅外;2002年09期

9 董瑛,相里斌,趙葆常;大孔徑靜態(tài)干涉成像光譜儀的干涉系統(tǒng)分析[J];光學(xué)學(xué)報;2001年03期

10 范世福,林春景,李鴻燕,徐曉初;可見區(qū)傅里葉變換光譜儀的研制與設(shè)計探討[J];儀器儀表學(xué)報;1989年04期

本文編號：2705813