一體化空間外差干涉儀在空載遙感科學(xué)應(yīng)用中具有重大優(yōu)勢。它可以提供較高的光譜分辨力和較大的光通量,同時具有小而緊湊的體積,并且一體化沒有移動部件的構(gòu)造使得它具有極強的魯棒性。為了掌握這種技術(shù)的關(guān)鍵,我們以940nm附近水汽吸收帶為目標(biāo),在傳統(tǒng)實驗室環(huán)境下用標(biāo)準(zhǔn)品光學(xué)元件設(shè)計并制造了一維和二維一體化空間外差干涉儀各一臺。標(biāo)定和測試實驗結(jié)果表明它們的特性與設(shè)計預(yù)期相符。我們用其中的二維干涉儀搭建了一套地基940nm附近水汽吸收帶觀測系統(tǒng),觀測結(jié)果與仿真結(jié)果具有很好的吻合度。本論文主要內(nèi)容概括如下:1.首先,我們介紹了空間外差光譜技術(shù)（Spatial Heterodyne Spectroscopy,SHS）的研究背景。介紹過程中,我們把空間外差光譜技術(shù)的科研應(yīng)用按照用途分為了三類:發(fā)射光譜和吸收光譜的被動測量SHS、拉曼光譜主動測量SHS、以及多普勒測風(fēng)SHS。2.接下來我們討論了一維和二維空間外差干涉儀的光學(xué)原理,包括了入射光光譜與干涉圖頻譜之間的映射關(guān)系,以及限制系統(tǒng)光譜分辨率和光譜范圍的主要因素。我們還介紹了空間外差干涉儀的視場擴展理論,給出了擴展視場棱鏡組的各棱鏡楔角計算公式。這些理論... 

【文章來源】：武漢大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２第二代一體化ＳＨＩＭＭＥＲ和衛(wèi)星ＳＴＰＳａｔ－ｌ

?ｉ釋??圖１．３?ＰＢＯ－ＳＨＳ在定星鏡下搭建的系統(tǒng)。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?ＰＢＯ－ＳＨＳ?ｓｙｓｔｅｍ?ｉｎｓｔａｌｌｅｄ?ｕｎｄｅｒ?ｓｉｄｅｒｏｓｔａｔ．??加拿大約克大學(xué)也于２００５年開始了星載空間外差干涉儀的研究，他們的目標(biāo)是水汽??１３６５ｎｍ附近的吸收帶光譜測量中層大氣水汽濃度剖面（Ｌｉｎ?ｅｔ?ａ丨２００５）。２０１４年９月??他們研制的水汽空間外差干涉儀（ｓｐａｔｉａｌ?ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ?ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ?ｏｆ?ｗａｔｅｒ，?ＳＨＯＷ）??搭載在Ｎｉｍｂｕｓ－７熱氣球上，獲得了?１４公里高度與模擬計算相吻合的水汽吸收譜（圖??１．４）。ＳＨＯＷ的結(jié)構(gòu)和原理與ＳＨＩＭＭＥＲ類似，為粘接的一體化空間夕卜差干涉儀，采用??一維傅立葉變換反演，ＣＣＤ縱向作為高度信息。該空間外差干涉儀Ｌｉｔｔｒｏｗ波長為??１３６３．１ｎｍ，光譜范圍２ｎｍ，分辨能力３００００。值得注意的是該干涉儀工作在傳統(tǒng)硅材??料ＣＣＤ無法探測的近紅外波段，因此使用的探測器為ＩｎＧａＡｓ紅外相機（Ｄ叩ｏｎｔｅｔ?ａｌ，．??２０１５；?Ｌａｎｇｉｌｌｅ?ｅｔ?ａｌ

料ＣＣＤ無法探測的近紅外波段，因此使用的探測器為ＩｎＧａＡｓ紅外相機（Ｄ叩ｏｎｔｅｔ?ａｌ，．??２０１５；?Ｌａｎｇｉｌｌｅ?ｅｔ?ａｌ，．?２０１７）。??圖１．４?ＳＨＯＷ的一體化干涉儀以及組裝好的整機。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｈｅ?ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ?ＳＨＳ?ｏｆ?ＳＨＯＷ?ａｎｄ?ｉｔｓ?ａｓｓｅｍｂｌｅｄ?ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．??與Ｈａｒｌａｎｄｅｒ和Ｒｏｅｓｌｅｒ同組的Ｈａｒｒｉｓ和Ｃｏｒｌｉｓｓ?—直致力于全反射式空間外差干??涉儀的研究（Ｈａｒｒｉｓｅｔａｌ，．２００４；Ｃｏｒｌｉｓｓｅｔａｌ，．?２０１１）。他們于２０１５年搭建的全反射空間??夕卜差干涉儀ＡＲＣ－ＳＨＳ?（ａｌｌ－ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ－ＳＨＳ）在基特峰國家天文臺綿合在１．６米口徑的??ＭｃＭａｔｈ－Ｐｉｅｒｃｅ太陽望遠(yuǎn)鏡的焦面，對各種天文目標(biāo)進行觀測（圖１．５）。ＡＲＣ－ＳＨＳ的??Ｌｉｔｔｒｏｗ波長為６２９．１ｎｍ，光譜范圍ｌｎｍ，分辨能力１０００００。６３０ｎｍ附近的具有一系??５??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]空間外差干涉光譜儀信噪比研究[J]. 羅海燕,熊偉,施海亮,李志偉.  光學(xué)學(xué)報. 2017(06)
[2]空間外差干涉光譜儀儀器線型函數(shù)測量新方法研究[J]. 熊偉,施海亮,俞能海.  光譜學(xué)與光譜分析. 2015(01)
[3]溫度對星載空間外差干涉型光譜儀性能的影響[J]. 羅海燕,施海亮,李志偉,李雙,熊偉,洪津.  光譜學(xué)與光譜分析. 2014(09)
[4]空間外差光譜儀實驗室定標(biāo)技術(shù)研究[J]. 李志偉,熊偉,施海亮,王先華,葉函函,韋秋葉,喬延利.  光學(xué)學(xué)報. 2014(04)
[5]空間外差光譜儀干涉儀組件的容差分析[J]. 羅海燕,施海亮,李雙,熊偉,洪津.  光學(xué)學(xué)報. 2014(03)
[6]新型超光譜大氣CO2遙感探測技術(shù)[J]. 施海亮,熊偉,羅海燕,李志偉,吳軍.  光電工程. 2013(08)
[7]新型超分辨干涉型光譜儀光譜定標(biāo)研究[J]. 施海亮,方勇華,吳軍,熊偉.  光學(xué)學(xué)報. 2012(05)
[8]地基微波輻射計與GPS無線電探空和GPS/MET的觀測對比分析[J]. 徐桂榮,孫振添,李武階,齊麟,馮光柳.  暴雨災(zāi)害. 2010(04)
[9]空間外差光譜儀定標(biāo)方法研究[J]. 施海亮,熊偉,鄒銘敏,羅海燕,吳軍,方勇華,喬延利.  光譜學(xué)與光譜分析. 2010(06)
[10]近紅外空間外差光譜儀及水汽探測研究[J]. 熊偉,施海亮,汪元鈞,羅海燕,方勇華,喬延利.  光學(xué)學(xué)報. 2010(05)



本文編號：3133183