傳統(tǒng)光譜儀的微型化往往導(dǎo)致光譜儀分辨率、靈敏度等性能下降。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外研究人員提出了一種基于散斑的波長(zhǎng)相關(guān)性的計(jì)算光譜儀,不僅可以提高光譜儀分辨率,也能大大精簡(jiǎn)光譜儀的結(jié)構(gòu),克服了微型光譜儀尺寸與分辨率之間的相互制約問(wèn)題。計(jì)算光譜儀用隨機(jī)散射介質(zhì)替代傳統(tǒng)光譜儀中的色散元件以獲得較高的分辨率,但現(xiàn)有的計(jì)算光譜儀普遍存在光能利用率低、分辨率和帶寬互相制約等缺點(diǎn)。本文提出一種基于隨機(jī)像素光柵結(jié)構(gòu)的計(jì)算光譜儀系統(tǒng),能夠有效提高光能利用率,并且有望同時(shí)獲得較高的光譜分辨率和帶寬。本文的研究?jī)?nèi)容主要分為四部分,包括隨機(jī)像素光柵的衍射散射理論研究、隨機(jī)像素光柵的設(shè)計(jì)和制備、Littman外腔反饋半導(dǎo)體激光器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)、最小二乘反演算法及反演測(cè)試。理論部分推導(dǎo)了焦平面上隨機(jī)像素光柵的夫瑯禾費(fèi)衍射斑分布表達(dá)式,并仿真研究了不同參數(shù)對(duì)分辨率的影響�；诶碚摵头抡�,設(shè)計(jì)并制備了隨機(jī)像素光柵樣品。為了測(cè)試本文提出的計(jì)算光譜儀,自主設(shè)計(jì)并制作了基于Littman結(jié)構(gòu)的外腔半導(dǎo)體激光器,實(shí)現(xiàn)10nm左右的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍,0.14nm左右的調(diào)諧分辨率,優(yōu)于0.1nm的線寬。此外,本文搭建了一套計(jì)算光譜儀實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),... 

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景和研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究?jī)?nèi)容
    1.4 論文章節(jié)安排
第2章 隨機(jī)像素光柵的衍射特性仿真和分析
    2.1 基于隨機(jī)像素光柵的散斑產(chǎn)生原理
    2.2 單塊像素光柵的衍射
        2.2.1 光柵衍射的基本原理
        2.2.2 單塊光柵像素的夫瑯禾費(fèi)衍射分布
        2.2.3 單塊光柵像素的衍射仿真結(jié)果
        2.2.4 隨機(jī)像素光柵的衍射仿真結(jié)果
    2.3 隨機(jī)像素光柵散斑圖的光譜相關(guān)性
        2.3.1 光譜分辨率
        2.3.2 光譜帶寬
    2.4 本章小結(jié)
第3章 隨機(jī)像素光柵的設(shè)計(jì)和制備
    3.1 隨機(jī)像素光柵的設(shè)計(jì)
    3.2 隨機(jī)像素光柵的制備流程
        3.2.1 隨機(jī)像素光柵的制備方法
        3.2.2 隨機(jī)像素光柵的制備結(jié)果
    3.3 本章小結(jié)
第4章 計(jì)算光譜儀實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)
    4.1 計(jì)算光譜儀系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)
    4.2 Littman型可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器
        4.2.1 可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器概述
        4.2.2 Littman外腔可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.2.3 可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的組裝和調(diào)試
        4.2.4 可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的輸出測(cè)試
    4.3 計(jì)算光譜儀實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)
        4.3.1 搭建實(shí)驗(yàn)光路
        4.3.2 導(dǎo)入光纖的選擇
    4.4 本章小結(jié)
第5章 計(jì)算光譜儀的光譜反演
    5.1 計(jì)算光譜儀的反演算法原理
    5.2 最小二乘法原理介紹
    5.3 反演結(jié)果
        5.3.1 反演單色光
        5.3.2 反演復(fù)色光
    5.4 后續(xù)實(shí)驗(yàn)方案
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間獲得的成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]斜入射時(shí)光柵衍射特性的理論分析及實(shí)驗(yàn)研究[J]. 徐美嘉,王海林,譚偉石.  大學(xué)物理實(shí)驗(yàn). 2014(04)
[6]基于MATLAB的光柵衍射實(shí)驗(yàn)仿真與研究[J]. 李松柏,吳加貴,盧孟春,陸智,楊敏.  西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(05)
[7]基于Littrow結(jié)構(gòu)的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器[J]. 管樺,黃貴龍,黃學(xué)人,郭彬,舒華林,高克林.  中國(guó)激光. 2007(01)
[8]窄線寬的外腔半導(dǎo)體激光器[J]. 江鵬飛,趙偉瑞,張靜娟,謝福增.  激光技術(shù). 2004(02)
[9]微型光譜儀的發(fā)展[J]. 鞠揮,吳一輝.  微納電子技術(shù). 2003(01)
[10]可調(diào)諧單模窄線寬外腔半導(dǎo)體激光器[J]. 張漢一，潘仲琦，楊今強(qiáng)，周炳琨.  物理. 1995(07)

博士論文
[1]基于壓縮感知的計(jì)算成像技術(shù)研究[D]. 馬彥鵬.中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所) 2016
[2]壓縮編碼的計(jì)算光譜成像方法研究[D]. 林耀海.西安電子科技大學(xué) 2016
[3]基于編碼感知的高分辨率計(jì)算成像方法研究[D]. 高大化.西安電子科技大學(xué) 2013

碩士論文
[1]光柵外腔可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 劉增輝.吉林大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3684048