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空间外差光谱仪中窄带滤光片的光谱特性研究

光谱学与光谱分析 2015年第4期35卷 1116-1119页

作者：罗海燕施海亮李志伟李双熊伟洪津中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

高光谱空间外差干涉光谱仪的光谱响应由窄带滤光片的光谱特性决定,由于窄带滤光片的制备水平与理论值存在差距,使得发生光谱展宽或波长漂移等现象,在空间外差光谱仪中形成高频和低频光谱混叠从而导致复原光谱失真。在分析滤光片对仪器... 详细信息

高光谱空间外差干涉光谱仪的光谱响应由窄带滤光片的光谱特性决定,由于窄带滤光片的制备水平与理论值存在差距,使得发生光谱展宽或波长漂移等现象,在空间外差光谱仪中形成高频和低频光谱混叠从而导致复原光谱失真。在分析滤光片对仪器光谱响应性能影响的基础上,通过在空间外差光谱仪核心干涉组件光栅的胶合过程中,根据窄带滤光片实测波长透过率曲线,利用可调谐激光器动态监测调整光谱仪基频波长的方法改善对其造成的光谱混叠。结果表明,通过实测滤光片特性调整光栅偏转角度来改变基频波长,可最大程度地有效利用仪器所能覆盖的光谱范围,根据干涉图的复原光谱信号可知试验装置的有效光谱范围从758~770.9nm增加至756~770.9nm。

关键词：窄带滤光片空间外差光谱仪基频光谱混叠

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空间外差光谱仪相位校正方法的研究

光谱学与光谱分析 2013年第5期33卷 1424-1428页

作者：王新强叶松张丽娟熊伟桂林电子科技大学电子工程与自动化学院广西桂林541004 中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

空间外差光谱仪在应用的过程中由于各种测量原因使采集的干涉图存在相位误差。对此提出了一种改进的相位校正方法,该方法在提取单边变换光谱进行傅里叶逆变换求取干涉图相位曲线的基础上,通过拟合相位斜率求出相位误差,然后计算相位校... 详细信息

空间外差光谱仪在应用的过程中由于各种测量原因使采集的干涉图存在相位误差。对此提出了一种改进的相位校正方法,该方法在提取单边变换光谱进行傅里叶逆变换求取干涉图相位曲线的基础上,通过拟合相位斜率求出相位误差,然后计算相位校正函数,将变换光谱与相位校正函数进行卷积来实现光谱相位校正。把该方法应用于实测单色谱与仿真水汽光谱的相位校正,实验结果显示该方法能有效的去除单色光谱边缘的低频假信号,提高干涉图的周期性和对称性;对于叠加了相位误差的连续光谱,使其校正前后的光谱与原光谱的标准偏差由0.47降为0.20,提高了光谱的准确性。

关键词：遥感空间外差光谱仪干涉图相位校正

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空间外差光谱仪干涉图数据处理

光谱学与光谱分析 2009年第3期29卷 848-852页

作者：叶松熊伟乔延利洪津方勇华航天信息股份有限公司数字技术研究院北京100097 中国科学技术大学安徽合肥230027 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

空间外差光谱技术是一种新型的超分辨光谱技术。介绍了空间外差光谱仪的基本原理,并针对其特点提出了干涉图数据处理的方法。首先通过一阶差分对干涉图进行去基线处理,然后使用三角函数作为切趾函数对干涉图进行切趾,并对傅里叶变换光... 详细信息

空间外差光谱技术是一种新型的超分辨光谱技术。介绍了空间外差光谱仪的基本原理,并针对其特点提出了干涉图数据处理的方法。首先通过一阶差分对干涉图进行去基线处理,然后使用三角函数作为切趾函数对干涉图进行切趾,并对傅里叶变换光谱进行相位校正,最后采用已知双线光源对空间外差光谱仪原理试验装置进行波长定标。文章以Na双线与Hg谱线进行波长定标,得到了波长定标曲线。通过以上的方法对空间外差光谱仪干涉图数据进行处理,能有效地提高干涉图反演光谱的精度。

关键词：空间外差光谱仪干涉图切趾相位校正波长定标

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空间外差光谱仪干涉图修正研究

量子电子学报 2010年第6期27卷 650-654页

作者：方芳胡振华顾学军方黎中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学研究室安徽合肥230031

空间外差光谱(Spatial heterodyne spectroscopy,SHS)技术是一种新型的光谱分析技术。基于空间外差光谱仪的基本原理和特点,研究了实际测量中干涉仪两光臂不平衡造成的畸变干涉图的修正方法,模拟计算了干涉仪两光臂不平衡时干涉图的强... 详细信息

空间外差光谱(Spatial heterodyne spectroscopy,SHS)技术是一种新型的光谱分析技术。基于空间外差光谱仪的基本原理和特点,研究了实际测量中干涉仪两光臂不平衡造成的畸变干涉图的修正方法,模拟计算了干涉仪两光臂不平衡时干涉图的强度变化,并对其进行了模拟修正,修正后的干涉图与理想的SHS干涉图一致性较好。修正方法主要是测量干涉图的非调制项(即未发生干涉时单个光臂的光强),以及在干涉图数据处理中引入一个修正因子。通过对干涉仪两臂不平衡的修正,可以有效地提高干涉图反演光谱的精度。

关键词：光谱学空间外差光谱仪干涉图两臂不平衡

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空间外差光谱仪干涉图非均匀性校正研究

光谱学与光谱分析 2017年第4期37卷 1274-1278页

作者：王新强张丽娟熊伟张文涛叶松汪杰君桂林电子科技大学电子工程与自动化学院广西桂林541004 广西高校光电信息处理重点实验室广西桂林541004 中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

空间外差光谱仪在研制加工过程中,由于加工误差及胶合误差会使CCD接收到的干涉图存在光强分布不均匀现象,降低了变换光谱的准确性。基于对空间外差光谱仪干涉图光强非均匀性的产生机制与特点分析基础上,提出了一种干涉图非均匀性校正方... 详细信息

空间外差光谱仪在研制加工过程中,由于加工误差及胶合误差会使CCD接收到的干涉图存在光强分布不均匀现象,降低了变换光谱的准确性。基于对空间外差光谱仪干涉图光强非均匀性的产生机制与特点分析基础上,提出了一种干涉图非均匀性校正方法,该方法通过对实际干涉图进行单调分解、分段归一化及重新组合过程求解出光强分布函数,然后将变换光谱与光强分布函数倒数的傅里叶变换结果进行卷积来获得非均匀性校正后的光谱,最后将校正光谱进行逆傅里叶变换从而实现干涉图的非均匀性校正。将此方法应用于空间外差试验仪的近红外实测单色光干涉图的非均匀性校正,结果显示,该方法可以有效改善干涉图光强分布的非均匀性,抑制变换光谱的边频信号,通过与仿真的理想光谱对比,1 571和1 572nm光谱校正前后噪声的减小率分别达到40.7%和24%,提高了光谱信噪比和准确性。

关键词：遥感空间外差光谱仪干涉图非均匀性校正

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空间外差光谱仪系统设计

光学精密工程 2006年第6期14卷 959-964页

作者：叶松方勇华洪津杨伟锋乔延利中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

围绕空间外差光谱仪系统参数设计进行了理论分析和实验研究。介绍了空间外差光谱仪系统的基本结构和原理，并针对其光学系统设计，详述了系统的主要指标：光谱分辨率极限、分辨能力、光谱范围与关键光学器件：光栅、探测器、成像系统等... 详细信息

围绕空间外差光谱仪系统参数设计进行了理论分析和实验研究。介绍了空间外差光谱仪系统的基本结构和原理，并针对其光学系统设计，详述了系统的主要指标：光谱分辨率极限、分辨能力、光谱范围与关键光学器件：光栅、探测器、成像系统等参数的匹配关系。给出了一个完整的系统参数设计实例，并根据光学系统参数对干涉图进行了理论仿真。以搭台的方式建立空间外差光谱仪原理试验装置，并进行了典型光谱实验验证，系统检测结果表明光谱分辨能力在591nm达到了17700，光谱范围为574-59lnm。实验结果与仿真结果比较还表明，系统的光谱范围、光谱分辨率等指标达到了设计要求，验证了设计方法的可行性。

关键词：空间外差光谱仪系统设计参数设计傅里叶变换光谱

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空间外差光谱仪滤光片光场非均匀性研究

光学学报 2016年第11期36卷 262-269页

作者：施海亮李志伟罗海燕方雪静胡广骁沈静徐标熊伟中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230022

空间外差光谱仪采用窄带滤光片限制仪器光谱范围,避免光谱混叠。滤光片透过率曲线随入射光角度的变化导致准直系统出射光场呈现随波长变化的非均匀现象。对光场非均匀性机理进行理论推导,证实滤光片调制作用造成复原光谱中卷积了与波长... 详细信息

空间外差光谱仪采用窄带滤光片限制仪器光谱范围,避免光谱混叠。滤光片透过率曲线随入射光角度的变化导致准直系统出射光场呈现随波长变化的非均匀现象。对光场非均匀性机理进行理论推导,证实滤光片调制作用造成复原光谱中卷积了与波长相关的调制函数,导致单色光光谱半峰全宽随波长变化。根据理论公式并结合实验室空间外差光谱仪参数进行了仿真分析,表明光场存在短波下凹和长波上凸的滤光片调制效应。开展了实验室单色光扫描实验,实验测量结果与理论分析和仿真结果一致。提出了一种包络线拟合校正方法,仪器线型函数半峰全宽变化量由校正前的16.7%下降为0.2%,有效去除了滤光片调制函数对仪器线型函数的影响。

关键词：光学器件光场非均匀性校正包络线拟合仪器线型函数空间外差光谱仪

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空间外差光谱仪实验室定标技术研究

光学学报 2014年第4期34卷 273-279页

作者：李志伟熊伟施海亮王先华叶函函韦秋叶乔延利中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

针对空间外差光谱仪(SHS)超光谱分辨率、空间干涉形式及窄带光谱范围的特点,分析了定标原理及要求,确定了单色可调均匀面光源的光谱定标和积分球辐射定标系统的绝对辐射定标方法,搭建了定标系统,实现了对光谱仪的光谱定标和辐射定标,并... 详细信息

针对空间外差光谱仪(SHS)超光谱分辨率、空间干涉形式及窄带光谱范围的特点,分析了定标原理及要求,确定了单色可调均匀面光源的光谱定标和积分球辐射定标系统的绝对辐射定标方法,搭建了定标系统,实现了对光谱仪的光谱定标和辐射定标,并对定标的不确定度进行了分析,得出空间外差光谱仪的光谱定标不确定度为0.015cm-1,辐射定标不确定度为4.02%,满足给定的技术指标要求。通过对大气中CO2吸收谱的实际测量对定标结果进行验证,结果表明实测谱与模拟谱吸收峰位置对应准确,辐射亮度吻合理想,为CO2的定量反演奠定了基础。

关键词：光谱学空间外差光谱仪光谱定标辐射定标定标不确定度

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空间外差光谱仪干涉仪组件的容差分析

光学学报 2014年第3期34卷 304-308页

作者：罗海燕施海亮李双熊伟洪津中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

利用空间外差光谱仪理论模型对由两臂分束器、光楔隔片、光楔、光栅隔片及光栅组成的十胶合干涉仪组件各元件容差进行模拟,采用非序列仿真获取干涉图,经傅里叶变换后得到仪器入射光谱曲线,分析干涉仪组件中元件容差对系统性能指标产生... 详细信息

利用空间外差光谱仪理论模型对由两臂分束器、光楔隔片、光楔、光栅隔片及光栅组成的十胶合干涉仪组件各元件容差进行模拟,采用非序列仿真获取干涉图,经傅里叶变换后得到仪器入射光谱曲线,分析干涉仪组件中元件容差对系统性能指标产生的影响,指出了空间外差干涉仪各元件的加工和胶合容差。各元件的角度容差、中心厚度容差、光栅刻线密度、光栅刻线方向转角容差以及光谱仪两臂的一致性都会对系统性能指标产生影响。同时,根据上述容差约束制造的空间外差光谱仪样机经定标获取的系统性能指标与其理论设计一致性很好,满足系统的容差范围。

关键词：光谱学空间外差光谱仪系统指标元件容差干涉图