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遥测用多次反射式弹光调制傅里叶变换光谱技术研究

陈友华

  高速、高灵敏度、高分辨率、宽光谱范围的光谱测量技术及仪器在科学研究、宇宙探索、环境监测、航天、军事、高速物化反应、含能材料研究等方面有广泛的应用和迫切的需求。本论文针对现有动镜扫描傅里叶变换光谱仪速度慢、抗振性能差,以及静态傅里叶变换光谱仪光谱分辨率低、光谱范围窄的缺点,借鉴弹光调制固有的高速、高灵敏度、宽光谱范围及抗振等优点,在国家自然科学基金项目仪器专项基金(61127015)和科技部国际科技合作项(2012DFA10680)项目的支持下,深入分析了弹光调制傅里叶变换光谱技术,并针对现有弹光调制傅里叶变换光谱技术光谱分辨率不足等问题,提出了一种多次反射式弹光调制干涉仪结构,并以此为基础,开展了相关理论分析、设计、研制工作,取得成果如下: 1.深入分析了二维对称振动模式理论,采用正八角形弹光晶体结构与长棒状压电石英驱动器相结合的弹光调制器结构,通过合理选择压电石英驱动器的切型及尺寸匹配,实现了良好的驱动频率单一性,并选择合理的支撑和耦合模式,使得所研制的弹光调制器振动谐振稳定性大大提高,研制出了0=5210、线性度良好的高性能弹光调制器,为弹光调制干涉仪的稳定工作提高了基本保障; 2.首次提出多次反射式弹光调制干涉仪结构,提高了光谱分辨率,同时兼顾了光能利用率。建立了相应的干涉-光谱复原数理模型,分析了其干涉调制的特点,设计、研制出多次反射式弹光调制干涉仪样机,并进行了相关单色光干涉及光谱复原实验,结果表明该结构的干涉调制频率为50.036kHz,并将原有弹光调制干涉仪的光谱分辨率提高了近15倍,达到了121.9cm.,并且光通量只从原先的35%降低至20%左右; 3.设计了与多次反射式弹光调制干涉仪相匹配的卡塞格林望远镜和准直-缩束光学结构。搭建出了整个光谱遥测系统,并进行了激光光谱测量实验以及主动氙灯光源遥测实验,验证了该原理系统的可行性,得到了预期结果。……   
[关键词]:弹光调制器;干涉仪;多次反射;光谱分辨率;傅里叶变换光谱仪;遥测
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中北大学2013年