论文题目: 声光可调滤波器光谱成像的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 光学
作者: 江益
导师: 姚端正,曾立波
关键词: 声光可调滤波器,光谱成像,可见光,近红外
文献来源: 武汉大学
发表年度: 2005
论文摘要: 声光可调滤波器（AOTF）是根据声光作用原理制成的新型分光器件,它具有传统分光元件（棱镜或光栅）不能相比的优点,主要包括体积小,全固体构件,无运动部件;通光孔径大,入射角孔径大:衍射效率高;电调谐,扫描速度快等。目前,利用AOTF开发的各种光谱仪已经应用在工业、农业、航空等领域,取得了良好的效果。由于有较大的通光孔径和入射角孔径,AOTF在成像光谱的应用领域有着很大的潜力,但由于TeO2材料的色散造成的图像漂移和模糊问题,阻碍了应用的发展。本论文通过对AOTF参数的精确计算以及对晶体出射面添加精心设计的光锲,在理论上解决了传统的AOTF图像漂移和成像模糊的难题。数据模拟和定量计算的结果表明,采用本论文所用方法,可以基本消除掉图像漂移现象,并能提高图像的清晰度分辨率。基于本论文设计的AOTF,并整合光学元件、成像镜头,CCD探测器、射频电源本论文还设计并实现了光谱成像系统。系统在计算机的控制下进行光谱波段扫描,光谱图像采集功能。对系统在光谱扫描精度、光谱分辨率、图像漂移、图像质量方面的性能进行测试都得到了良好的结果。利用该系统对的植物树叶的成像光谱分析验证了绿色植物的“红边”现象。而首次对草地蝗虫模拟环境的实验,发现了在近红外蝗虫和草地反射光谱的巨大差异。这也标识了该系统在农业病虫害检测领域的巨大应用前景。
论文目录:
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英文摘要
第一章 绪论
1．1 AOTF的发展历史
1．2 共线AOTF与非共线AOTF
1．3 AOTF在光谱分析领域的应用
1．3．1 AOTF在紫外可见光谱中的应用
1．3．2 AOTF在近红外光谱中的应用
1．3．3 AOTF在原子光谱中的应用
1．3．4 AOTF在拉曼光谱和荧光光谱中的应用
1．4 AOTF在光谱成像上应用
1．5 目前的光谱成像技术比较
1．6 国外应用现状
1．6．1 POLARIS-Ⅱ
1．6．2 声光成像光谱仪AIMS
1．6．3 农林业中使用的AOTF光谱仪
1．7 本文讨论的主要内容以及意义
第二章 声光可调谐滤波器工作原理
2．1 声光互作用的物理基础
2．2 反常布拉格衍射的几何关系—狄克逊方程
2．3 非共线声光可调谐滤波器的工作原理
2．4 Gass关于非共线AOTF的修正公式
2．5 AOTF的性能特征
2．5．1 光谱分辨率
2．5．2 入射光孔径角
2．5．2 透射率和驱动功率
2．5．3 声光优值和声光材料
2．6 小结
第三章 应用在光谱成像上AOTF的设计
3．1 基本AOTF参数设计
3．2 消色散设计
3．3 成像分辨率讨论
3．3．1 成像分辨率的计算
3．3．2 介质外成像的分辨率
3．4 小结
第四章 基于AOTF的可见／近红外光谱成像系统
4．1 系统结构
4．2 AOTF成像模块
4．2．1 AOTF晶体
4．2．2 正交偏振片
4．2．3 双胶合成像透镜组
4．2．4 零级光挡光板
4．3 电制冷CCD探测器
4．4 前置成像镜头及光源
4．5 射频驱动器
4．6 小结
第五章 光谱成像系统性能分析及实验研究
5．1 光谱扫描测试
5．1．1 波长校正的理论基础
5．1．2 波长校正实验及结果
5．1．3 光谱分辨率测量
5．2 成像性能
5．2．1 图像稳定性
5．2．1 图像清晰度
5．3 光谱成像实验
5．3．1 树叶光谱成像实验
5．3．2 草地蝗虫光谱成像实验
5．4 小结
参考文献
附录：作者在攻读硕士学位期间已发表和待发表的论文
致谢
发布时间: 2006-03-27
参考文献
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