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大相对孔径宽波段Dyson光谱成像系统

光学精密工程 2013年第10期21卷 2535-2542页

作者：薛庆生王淑荣于向阳中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

提出了一种改进型Dyson光谱成像系统,以克服传统Dyson光谱成像系统焦平面探测器安置困难的缺点。首先,基于折射球面罗兰圆理论,提出了这种改进型Dyson光谱成像系统的光学设计方法。然后,利用MATLAB软件编制了初始结构参数快速计算程序... 详细信息

提出了一种改进型Dyson光谱成像系统,以克服传统Dyson光谱成像系统焦平面探测器安置困难的缺点。首先,基于折射球面罗兰圆理论,提出了这种改进型Dyson光谱成像系统的光学设计方法。然后,利用MATLAB软件编制了初始结构参数快速计算程序。作为实例,设计了一个相对孔径为1/2,波段为200～1000nm的Dyson光谱成像系统。利用自己编制的MATLAB程序计算了初始结构参数,利用光学设计软件ZEMAX-EE对该光谱成像系统进行了光线追迹和优化设计,并对设计结果进行分析。分析结果表明,在整个工作波段(200～1000nm)内,点列图半径均方根值小于4.2μm,实现了大相对孔径宽波段像散同时校正,在宽波段内同时获得了良好的成像质量,满足设计指标要求。得到的结果验证了所提出的光学设计方法是可行的。

关键词：光学设计 Dyson光谱成像系统成像光谱仪凹面光栅罗兰圆

新型大相对孔径Schwarzschild光谱成像系统设计

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中国激光 2014年第1期41卷 232-237页

作者：薛庆生曹佃生于向阳中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

为满足高分辨率大相对孔径宽波段高光谱成像仪的要求，克服Offner光谱成像系统中凸面光栅加工的困难和改进型Czerny-Turner光谱成像系统相对孔径小的缺点，提出一种新型的基于平面光栅的大相对孔径Schwarzschild光谱成像系统，根据反射... 详细信息

为满足高分辨率大相对孔径宽波段高光谱成像仪的要求，克服Offner光谱成像系统中凸面光栅加工的困难和改进型Czerny-Turner光谱成像系统相对孔径小的缺点，提出一种新型的基于平面光栅的大相对孔径Schwarzschild光谱成像系统，根据反射球面罗兰圆理论分析了该系统的像散校正方法，利用Matlab软件编制了初始结构快速计算程序。作为实例，设计了一个相对孔径为1/2.5，工作波段为400～1000 nm的Schwarzschild光谱成像系统。首先利用自己编制的Matlab程序计算初始结构参数，再利用Zemax-EE光学设计软件对该光谱成像系统进行光线追迹和优化设计，并对设计结果进行分析。结果表明，在整个工作波段内，点列图弥散斑的尺寸小于13 μm，实现了大相对孔径宽波段像差的同时校正，在宽波段内获得了良好的成像质量，满足设计指标要求，也证明了这种新型Schwarzschild光谱成像系统是可行的，其在航空和航天高光谱遥感领域具有广阔的应用前景。

关键词：光学设计 Schwarzschild光谱成像系统高光谱成像仪平面光栅罗兰圆

微小型光栅光谱仪光学系统的特点与光谱分辨率的提高

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光谱学与光谱分析 2007年第8期27卷 1653-1656页

作者：贾辉姚勇哈尔滨工业大学深圳研究生院电子与信息工程学科部激光信息技术研究中心广东深圳518055

微小型光谱仪的设计制作可以采用多种方法,其结构特点和光谱分辨率也各不相同,目前实用高光谱分辨率微小型光谱仪采用的是光栅色散型光学系统。简要回顾了微小型光谱仪的发展过程,分析了典型的光栅色散型微小型光谱仪采用的光学系统,如... 详细信息

微小型光谱仪的设计制作可以采用多种方法,其结构特点和光谱分辨率也各不相同,目前实用高光谱分辨率微小型光谱仪采用的是光栅色散型光学系统。简要回顾了微小型光谱仪的发展过程,分析了典型的光栅色散型微小型光谱仪采用的光学系统,如基于罗兰圆的光学系统,基于Czerny-Turner的光学系统的特点,总结了提高微小型光栅光谱仪光谱分辨率采用的方法和技术,特别是解决光谱仪的微小型化和光谱分辨率之间的矛盾以及测量光谱范围和光谱分辨率之间的矛盾的方法,从而为新型微小型光谱仪的研制提供经验和借鉴。

关键词：微小型光谱仪光谱分辨率罗兰圆 Czerny-Turner光学系统

用Stigmatic Points法设计高性能80通道阵列波导光栅器件

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光子学报 2003年第2期32卷 199-203页

作者：周勤存戴道锌潘德荣何赛灵何建军浙江大学现代光学仪器国家重点实验室光及电磁波研究中心杭州310027

采用StigmaticPoints方法改进传统的罗兰圆结构设计方法 ,给出一个实用化、高性能 80通道阵列波导光栅器件设计方案 .对采用这两种设计方法得到的器件性能结果进行了比较分析 ,指出了传统设计方法在设计大通道数阵列波导光栅器件中存在... 详细信息

采用StigmaticPoints方法改进传统的罗兰圆结构设计方法 ,给出一个实用化、高性能 80通道阵列波导光栅器件设计方案 .对采用这两种设计方法得到的器件性能结果进行了比较分析 ,指出了传统设计方法在设计大通道数阵列波导光栅器件中存在的问题以及StigmaticPoints方法对器件性能的改进 .

关键词：阵列波导光栅(AWG) 罗兰圆 StigmaticPoints方法波分复用

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宽波段全息罗兰光栅的优化

中国激光 2011年第4期38卷 220-224页

作者：孔鹏巴音贺希格李文昊唐玉国崔锦江中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100049 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163

罗兰光栅存在的主要像差是像散和弧矢彗差,影响其光通量和光谱分辨率。根据凹面全息光栅的几何像差理论,分析了记录光源点在罗兰圆外所制作的全息罗兰光栅的宽波段像差特性。发现像散和弧矢彗差能够在两个波长处被同时消除;并且在两波... 详细信息

罗兰光栅存在的主要像差是像散和弧矢彗差,影响其光通量和光谱分辨率。根据凹面全息光栅的几何像差理论,分析了记录光源点在罗兰圆外所制作的全息罗兰光栅的宽波段像差特性。发现像散和弧矢彗差能够在两个波长处被同时消除;并且在两波长之间的波段范围内,像散和弧矢彗差相对传统光栅均得到明显改善。基于此像差特性提出一种设计宽波段高分辨罗兰光栅的方法,通过选择适当的使用结构和校正波长,能够在整个使用波段有效地校正像散和弧矢彗差。利用这种优化方法设计了工作波段为160~600 nm的罗兰光栅。光线追迹结果显示,所设计光栅的光谱分辨率和能量集中度在整个使用波段较传统光栅均有显著提高。

关键词：光栅全息罗兰圆像差校正宽波段

InGaAsP/InP单片集成波长解复用器件

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半导体光电 1998年第1期19卷 44-47页

作者：赵春华朱祖华陈抗生杨易王惠民程宗权陈兴国胡雄伟浙江大学中科院上海冶金所中科院半导体所

报道了基于二维凹面光栅的单片集成波长解复用器件，器件刻蚀在ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ平板波导上，通过凹面光栅的色散作用实现不同波长光的分离，光的输入输出耦合由波导阵列来完成，器件的工作波长在１．５μｍ附近，通道间隔约４．... 详细信息

报道了基于二维凹面光栅的单片集成波长解复用器件，器件刻蚀在ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ平板波导上，通过凹面光栅的色散作用实现不同波长光的分离，光的输入输出耦合由波导阵列来完成，器件的工作波长在１．５μｍ附近，通道间隔约４．３ｎｍ，本文给出了器件的设计方法、制作工艺和初步测试结果。

关键词：集成光学器件凹面光栅罗兰圆波分复用

I型全息凹面光栅制作误差对光谱像的影响分析

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光子学报 2011年第6期40卷 843-846页

作者：孔鹏巴音贺希格李文昊唐玉国崔锦江中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院研究生院北京100049 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所苏州215163

通过对I型全息凹面光栅制作参量误差对光谱像的影响进行数值计算发现:1)两记录臂长的相对误差而不是绝对误差决定光谱像的展宽程度,即使绝对误差较大,只要两记录臂长的误差值相同,像宽也没有明显改变;2)由于I型光栅的记录臂一般较长,记... 详细信息

通过对I型全息凹面光栅制作参量误差对光谱像的影响进行数值计算发现:1)两记录臂长的相对误差而不是绝对误差决定光谱像的展宽程度,即使绝对误差较大,只要两记录臂长的误差值相同,像宽也没有明显改变;2)由于I型光栅的记录臂一般较长,记录角度误差对像宽的影响不大,但会影响光栅的刻线密度,导致光谱成像位置的偏移;3)曲率半径误差对像宽的影响较大.通过数值模拟明确了I型全息凹面光栅制作的误差容许范围,找到了对光谱像宽度影响较大的误差来源,从而为此类光栅的制作提供理论指导,有助于制作出高质量光栅,降低罗兰圆光谱仪的调节难度.

关键词：光谱仪衍射光栅全息罗兰圆光栅制作

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凹面光栅型波长解复用器的标量波动分析

光学学报 1998年第3期18卷 308-313页

作者：赵春华朱祖华陈抗生杨易浙江大学信息与电子工程学系中国科学院上海冶金所集成光学室

利用标量波动衍射理论，通过对光栅槽面的数值积分，计算了罗兰圆型集成二维凹面光栅像点的光强分布。给出了光线追迹法难以得到的光栅槽面沿光栅圆不同方位刻划所引起的成像点对于光栅方程式计算位置的偏离；在对色散和分辨力的分析上... 详细信息

利用标量波动衍射理论，通过对光栅槽面的数值积分，计算了罗兰圆型集成二维凹面光栅像点的光强分布。给出了光线追迹法难以得到的光栅槽面沿光栅圆不同方位刻划所引起的成像点对于光栅方程式计算位置的偏离；在对色散和分辨力的分析上，获得了与光线追迹法很好的一致性；分析了光栅的槽面数、光源的模场宽度以及因工艺产生的槽面圆角对光栅成像的影响；最后给出了光栅的波像差和光线像差的计算。

关键词：罗兰圆凹面光栅波分复用器标量波动衍射

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罗兰全息光栅线密度误差分析与控制

激光与光电子学进展 2013年第2期50卷 110-114页

作者：崔锦江孔鹏王帆檀慧明中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

分析了罗兰光栅帕邢-龙格结构中光栅线密度误差对波长精度的影响。提出一种利用参考光栅在线检测罗兰全息光栅干涉场条纹密度的方法。将具有标准线密度的参考光栅放置在干涉场内曝光位置,通过检验曝光光束的自准直衍射光与空间滤波器中... 详细信息

分析了罗兰光栅帕邢-龙格结构中光栅线密度误差对波长精度的影响。提出一种利用参考光栅在线检测罗兰全息光栅干涉场条纹密度的方法。将具有标准线密度的参考光栅放置在干涉场内曝光位置,通过检验曝光光束的自准直衍射光与空间滤波器中针孔位置的重合度来判断干涉场条纹密度误差。推导了干涉场条纹密度误差与曝光光束自准直衍射光偏移量的解析表达式,发现干涉场条纹密度误差与曝光光束自准直衍射光偏移量、罗兰光栅曲率半径和曝光光束波长有关。以曲率半径750.2mm的罗兰光栅为例,当采用441.6nm激光建立光路时,利用此方法可将干涉场条纹密度误差调整至0.035grooveμ排m以内。

关键词：全息术光谱仪衍射光栅罗兰圆帕邢-龙格结构线密度误差