国家重大技术装备创新研制项目(ZDYZ2008-1)
- 作品数：23 被引量：104H指数：6
- 相关作者：崔继承巴音贺希格杨晋齐向东李晓天更多>>
- 相关机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院大学吉林大学更多>>
- 发文基金：国家重大技术装备创新研制项目国家自然科学基金国家重大科学仪器设备开发专项更多>>
- 相关领域：机械工程理学自动化与计算机技术更多>>
- 基于Dyson同心光学系统的消色差Féry棱镜高光谱成像仪的设计被引量：12
- 2012年
- 为实现高光谱成像系统小型化、轻量化和高成像质量的要求,并使全工作波段具有更高的光学效率,提出以Féry棱镜组合作为分光元件的Dyson高光谱成像仪系统,系统中引入消色差棱镜组合以减小光谱的非线性色散,使棱镜系统色散的线性度达到较高。结果表明,可见-近红外(VNIR)光谱通道的光学调制传递函数(MTF)达到0.9以上,光谱分辨率为4.2～6.8nm。短波红外(SWIR)光谱通道的MTF达到0.73～0.87,光谱分辨率为6.4～12.5nm。通过消色差Féry棱镜组合的设计,该光学成像系统两个光谱通道内的相对谱线弯曲均小于0.05%,色畸变小于0.13%。
- 杨晋唐玉国巴音贺希格崔继承齐向东
- 关键词：光谱学高光谱成像仪
- 用于激光诱导等离子体光谱分析的便携式中阶梯光栅光谱仪设计(英文)被引量：5
- 2013年
- 激光诱导等离子体光谱分析技术是一种非接触式实时检测技术,它已成为一种新兴的物质成分与浓度分析手段,并在工业生产等领域有着重要应用。为了使激光诱导等离子体光谱分析技术在极短的时间内同时获得全面的光谱信息,本文设计了一款波段范围为180～400 nm的轻小型中阶梯光栅光谱仪。通过分析其光学性能,确定了系统的结构参数,并对像差进行了分析校正。对汞灯特征光谱进行了测试标定,仪器光谱分辨率在253.652 nm处可达0.036 8 nm,满足激光诱导光谱分析技术对仪器光学性能的需求。
- 陈少杰齐向东巴音贺希格唐玉国曹海霞
- 关键词：LIBS中阶梯光栅光谱仪中阶梯光栅
- 基于数字微镜器件的中阶梯光栅光谱仪的光学系统设计被引量：13
- 2017年
- 研究了一种基于数字微镜器件(DMD)具有新型光路结构的中阶梯光栅光谱仪,并采用新的谱图信息接收方式来降低其使用成本和数据处理过程的复杂程度。将具有单波长选通功能的DMD与一维探测器光电倍增管(PMT)相结合接收中阶梯光栅光谱仪的光谱信息,在降低仪器成本的同时将中阶梯光栅光谱仪谱图还原算法与DMD扫描驱动算法相整合,提高了算法效率。由于DMD的填充因子比CCD稍低,该类光谱仪对成像质量和能量集中度提出了更高的要求。本文根据DMD型中阶梯光栅光谱仪特点,在有限的可挑选的光学材料下,采用多重优化的方式合理设计了中阶梯光栅光谱仪准直镜、中阶梯光栅、棱镜、聚焦镜等各个光学元件的光路结构参数,并且在Czerny-Turner结构中加入校正透镜和场镜,校正了系统所有像差,提高了整个光学系统的成像质量和光谱分辨率。最终设计的光谱仪系统分辨率达0.01nm,单个微反射镜内的光斑能量聚集度达到70%。
- 张锐潘明忠潘明忠杨晋崔继承
- 关键词：中阶梯光栅光谱仪光学设计数字微镜器件光电倍增管
- 光栅复制拼接光路中入射光角度对拼接误差的影响被引量：1
- 2017年
- 设计了一种基于干涉检验法的复制拼接光栅测量光路。针对光栅复制拼接光路中入射光角度难以精确测量的问题,分析了光栅拼接实验中入射光角度对光栅拼接的影响。建立了光栅拼接误差模型,分析了五维拼接误差的容限要求。按照光栅复制拼接光路的要求,设计了一种干涉仪角度调节装置。根据误差模型和拼接光路分析了500mm×500mm大尺寸中阶梯光栅复制拼接光路中入射光角度误差与拼接误差的关系。结果显示:入射光角度误差为1°,拼接光路中绕x轴,y轴的转动误差Δθx,Δθy和沿z轴的位移误差Δz的计算值与实际值之间分别相差0.002 1μrad,0.003 3μrad和0.348 2nm时,引起波前差为2.590 1nm。根据这一计算结果,给出了干涉仪角度调节装置的设计指标,即设置角度调节分度为0.1°时,可满足大尺寸光栅复制拼接要求。
- 丛敏齐向东糜小涛于海利于海利李晓天
- 关键词：误差分析
- 光栅-平面镜型可调式空间外差光谱仪被引量：3
- 2015年
- 针对空间外差光谱技术测量光谱范围较窄(10nm左右),制约其应用范围的问题,提出了一种光栅-平面镜结构的可调式空间外差光谱仪系统。该系统将传统的双平面光栅式空间外差光谱仪中的一块光栅换成平面镜,让另一块光栅可旋转来组成可调式结构;通过旋转光栅切换测量波段,展宽其测量范围;对平面镜施加微小俯仰角以确保谱图还原的单值性;从而拓展了仪器的应用范围。搭建了原理样机并对其性能进行了实验验证。结果表明,设计的仪器的光谱范围达到了100nm左右,分辨率优于0.29nm。该仪器结构简单,光栅制作难度低,易于实现谱图还原。另外,通过增加光栅旋转切换次数和引入抑制杂光措施等手段,还可进一步展宽波段范围,提高系统光谱分辨率。
- 巴音贺希格李涛涛潘明忠崔继承王玮李晓天
- 关键词：光谱仪光栅色散
- 基于离轴两反利特罗结构的棱镜高光谱成像系统的光学设计被引量：2
- 2016年
- 为满足高光谱成像系统高空间分辨率和高光谱分辨率的要求,并应对实际应用中对仪器小型化、轻量化、高光学效率的新需求,研究一种基于利特罗结构的棱镜色散高光谱成像系统,采用离轴两反的利特罗结构形式减小光学系统的体积,同时为平面棱镜提供准直光路,并以宏编程的优化方式,避免系统中光路干涉。结果表明,通过非球面反射镜和双校正透镜的设计,该光学成像系统的谱线弯曲均小于2.1μm,色畸变小于1.3μm,控制在18%像元内,在400~1 080nm可见—近红外（VNIR）工作波段的光学调制传递函数（MTF）均达到0.9以上,光谱分辨率为1.6~5.0nm,光谱透过率在51.5%以上,系统在整个工作光谱范围都具有较高的透过率和像质。
- 杨晋崔继承巴音贺希格齐向东唐玉国姚雪峰
- 关键词：高光谱成像仪
- 单色仪与成像光谱仪的交互光谱定标被引量：9
- 2014年
- 为了提高成像光谱仪的光谱定标精度,降低定标过程的复杂度,本文基于单色仪扫描定标法的原理,提出了交互光谱定标的思想,设计了适用于单色仪与成像光谱仪的交互光谱定标系统.分别对单色仪与成像光谱仪进行了光谱定标实验,并对定标数据进行了处理分析.结果显示：单色仪光谱定标精度优于±0.1 nm;成像光谱仪的光谱区大于400～800 nm,光谱分辨率优于3 nm.该交互光谱定标系统避免了对单色仪和成像光谱仪分别定标需要两个探测器的弊端,定标过程中只需切换定标模式,简化了定标过程,能够同时保证单色仪与成像光谱仪的定标精度,具有复杂度低、通用性强、适用范围广及较高的定标精度等优点,可满足实际使用要求.
- 曹海霞吴娜冯树龙潘明忠张永超崔继承
- 关键词：单色仪成像光谱仪
- 凹面光栅衍射效率测量值的影响因素及补偿方法研究被引量：3
- 2013年
- 通过仪器获得的凹面光栅的衍射效率是相对值,其测量值的精度受测量过程和补偿方法的影响。为使效率测量值的测量精度得到进一步提高,有必要对测量值产生影响的主要因素进行深入研究。该文进一步考察了影响衍射效率测量精度的主要因素,针对待测凹面光栅根据待测波长的测试要求进行旋转造成光束截面变化而产生的问题,适当补充原理性方案,并在此基础上推导出了适用于凹面光栅的光束截面变化因子k(θ)的解析表达式。基于影响测量精度因素与理论值之间的非线性关系,提出采用二次非线性回归分析的方法对测量结果进行补偿,给出了提高衍射效率测量精度的补偿公式。实验结果表明,对光栅衍射效率的测量值进行进一步补偿后,使得补偿值与理论值之间的整体误差范围由±2.5%缩小为±0.3%以内,与线性回归分析方法相比,显著缩小了补偿值与理论值之间的差距,进一步保证了衍射效率的准确测量。将补偿过程嵌入测量程序,该方法能够实时补偿测量结果,满足仪器准确测量的要求。
- 曹海霞巴音贺希格崔继承潘明忠陈少杰
- 关键词：衍射效率
- 大孔径面视场PG成像光谱仪的光学设计被引量：7
- 2017年
- 针对成像光谱仪通过狭缝进行线视场成像时存在的孔径较小、光学透过率较低等问题,研究了一种基于棱镜-光栅型分光结构的大孔径面视场成像光谱仪。该棱镜-光栅成像光谱仪采用表面浮雕型透射光栅,极大地降低了光栅的制作难度与成本。大孔径面视场的成像光谱仪相较于线视场成像光谱仪有较高光学效率和时间效率。但是面视场成像光谱仪的色畸变与谱线弯曲较难校正。本文将前端望远系统与分光系统进行一体化设计,满足远心光路匹配和孔径匹配,较好地校正了面视场光谱成像系统中的谱线弯曲和色畸变。并且通过加入非球面反射镜及校正镜很好的校正了由于大孔径面视场所引入的非对称性离轴像差。结果表明,设计的大孔径面视场PG成像光谱仪光谱波段范围400~1 000nm,光学调制传递函数达到0.65以上,光谱分辨率达2.5nm,全谱段不同视场的谱线弯曲小于5μm,色畸变小于8μm。
- 杨晋张锐潘明忠崔继承
- 关键词：成像光谱仪大孔径
- 基于波前法的光栅拼接误差检测及计算方法被引量：7
- 2016年
- 光栅拼接法是目前制作大尺寸平面衍射光栅的重要方法之一,而拼接误差是评价拼接光栅是否能够使用的重要指标之一。实时定量测量拼接误差,能够实现对拼接误差的自动闭环调整,通过实时指导拼接提高光栅拼接的精度。建立了衍射波前与光栅拼接误差关系的数学模型,分析了干涉仪测量光栅拼接误差的原理,用ZYGO干涉仪实现拼接光栅0级及-1级衍射波前的数字化定量提取,分析并计算了拼接误差波前,得到五维拼接误差的数值解。利用拼接光栅-2级的衍射波前验证五维拼接误差结果的准确性,实验结果表明由0级、-1级、-2级拼接波前计算的拼接误差具有较好的一致性,为利用波前检测光栅拼接误差并实现自动化闭环调整提供了理论指导。
- 卢禹先齐向东糜小涛姜珊于海利李晓天尹禄
- 关键词：衍射干涉仪
