中空型平板波导红外光谱仪的波长定标 
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Wavelength Calibration of Infrared Spectrometer Based on Hollow Planar Waveguide
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 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
图 & 表
图 1. 中空型平板波导红外光谱仪的结构原理图。(a)光束空间传播示意图;(b)光路设计图
Fig. 1. Structural schematics of the hollow planar waveguide infrared spectrometer. (a) Schematic of beam propagation in space; (b) scheme of optical path design
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图 2. 实验室波长定标流程图
Fig. 2. Flow chart of laboratory wavelength calibration
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图 3. 实验室波长定标示意图
Fig. 3. Sketch map of laboratory wavelength calibration
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图 4. 实验室波长定标装置实物图
Fig. 4. Physical map of wavelength calibration device in laboratory
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图 5. 不同波长处的像元与响应关系图
Fig. 5. Relation of pixel and response at different wavelengths
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图 6. 波长定标拟合曲线图
Fig. 6. Fitting curves of wavelength calibration
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图 7. 波长定标拟合残差图
Fig. 7. Fitting residual of wavelength calibration
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表 1光谱仪的参数
Table1. Specific parameters of spectrometer
| Parameter | Value |
|---|
| Wavelength range /μm | 8-12 | | Spectral sampling interval /μm | 0.0625 | | Numerical aperture | 0.22 | | Detector array size | 64×1 | | Detector pixel size /(mm×mm) | 0.5×1.5 |
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表 2PL2-M型CO2激光器的参数
Table2. Parameters of PL2-M CO2 laser
| Parameter | Value |
|---|
| Wavelength range /μm | 9.1-10.9 | | Mode | >90% TEM00, M2<1.25 | | Amplitude stability | ±1% short term (unstabilized) | | Frequency stability /(kHz·s-1) | 200 | | Beam diameter (1/e2) | 4.8 mm@output coupler | | Beam divergence /mrad | 6.5 |
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表 3波长定标结果
Table3. Results of wavelength calibration
| Central wavelength /μm | Pixel | Spectral resolution /nm |
|---|
| 9.261 | 48.925 | 139 | | 9.488 | 45.925 | 144 | | 9.621 | 44.822 | 137 | | 10.233 | 37.558 | 134 | | 10.476 | 34.535 | 129 | | 10.764 | 30.828 | 135 |
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表 4定标后两种拟合方式的结果
Table4. Calculation results of two fitting methods
| Central Wavelength /μm | Pixel | 1st order polynomial fitting | 3rd order polynomial fitting |
|---|
| Fitted value /μm | Error /μm | | Fitted value /μm | Error /μm |
|---|
| 8.50 | 60.55 | 8.284 | -0.216 | 8.461 | -0.039 | | 11.52 | 13.60 | 12.228 | 0.707 | 11.415 | -0.100 |
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吴越, 刘家祥, 方勇华, 杨敏. 中空型平板波导红外光谱仪的波长定标[J]. 光学学报, 2018, 38(11): 1130002. Yue Wu, Jiaxiang Liu, Yonghua Fang, Min Yang. Wavelength Calibration of Infrared Spectrometer Based on Hollow Planar Waveguide[J]. Acta Optica Sinica, 2018, 38(11): 1130002.
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