高光谱干涉成像光谱仪的研究

论文摘要

高光谱干涉成像技术以纳米量级的光谱分辨率对探测对象进行成像,能够获取探测对象丰富的空间信息和光谱信息,被广泛用于军事和民用领域。论文对干涉(傅立叶变换)光谱技术的发展、近20年来这项技术的研究现状和应用状况进行了系统的概述。分析了干涉成像光谱仪的基本原理、基本结构及其优点。着重讨论了三角共路(Sagnac)型干涉成像光谱仪的成像原理和特性优点,研究了三角共路成像光谱仪的系统方案,并对光路设计中的前置望远系统、棱镜参数、狭缝宽度各种因素进行了讨论和参数计算。对光谱仪的核心部件Sagnac棱镜的结构参数进行了测试。利用光学设计软件ZEMAX模拟设计出光路图,并对各种像差参数进行了分析和成像质量评价。最后搭建了实验装置,通过内场实验得到光谱仪成像的干涉图。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 干涉傅立叶变换光谱仪的发展
• 1.2 成像光谱技术及成像光谱仪的发展及研究现状
• 1.3 干涉成像光谱技术重要应用
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 2 干涉成像光谱技术
• 2.1 干涉傅立叶变换光谱学的理论
• 2.2 干涉成像光谱仪的优点
• 3 三角共路型成像光谱仪方案
• 3.1 技术原理
• 3.2 系统方案
• 4 Sagnac棱镜结构参数测量与测试
• 4.1 Sagnac棱镜的工作原理及作用
• 4.2 Sagnac棱镜参数测试实验
• 4.2.1 Sagnac棱镜角公差的测试目的
• 4.2.2 Sagnac棱镜角公差的测试原理
• 4.2.3 实验仪器及实验过程
• 4.2.4 实验数据及分析
• 4.3 Sagnac棱镜的反射面偏移量的测试实验
• 4.3.1 Sagnac棱镜反射面偏移量的测试目的
• 4.3.2 Sagnac棱镜反射面偏移量的测试原理
• 4.3.3 实验仪器及实验过程
• 4.4 Sagnac棱镜分束膜分光比的测试实验
• 4.4.1 Sagnac棱镜分束膜分光比的测试目的
• 4.4.2 Sagnac棱镜分束膜分光比的测试原理
• 4.4.3 实验过程
• 4.4.4 实验结果及分析
• 5 三角共路型干涉成像光谱仪的光路设计
• 5.1 三角共路（Sagnac）型干涉成像光谱仪原理
• 5.2 光学系统设计
• 5.2.1 前置望远光学系统
• 5.2.2 Sagnac分束棱镜
• 5.2.3 光谱成像系统
• 5.2.4 狭缝宽度计算
• 6 ZEMAX光学设计数据及试验结果
• 6.1 光学设计结构数据
• 6.2 像质评价指标
• 7 三角共路型成像光谱实验平台的搭建及内场实验
• 7.1 实验平台搭建
• 7.2 干涉图采集
• 致谢
• 参考文献