棱镜型空间外差光谱技术研究 
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Study on Prism-Based Spatial Heterodyne Spectrometry
1 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541004
2 广西光电信息处理重点实验室, 广西 桂林 541004
图 & 表
图 1. 棱镜型空间外差光谱仪的结构原理图
Fig. 1. Structural schematic of PSHS
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图 2. 基准波长光路示意图
Fig. 2. Schematic of optical path with reference wavelength
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图 3. Zemax仿真得到的棱镜型空间外差光谱仪的光路图
Fig. 3. Optical design of PSHS in Zemax simulation
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图 4. 不同波长下采集得到的仿真干涉图。(a) 635 nm波长;(b) 650 nm波长
Fig. 4. Simulation interferograms acquired at different wavelengths. (a) 635-nm wavelength; (b) 650-nm wavelength
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图 5. 傅里叶变换光谱
Fig. 5. Fourier-transform spectra
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图 6. 不同色散棱镜材质下的傅里叶变换光谱
Fig. 6. Fourier-transform spectra for different materials of dispersion prism
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图 7. 不同色散棱镜顶角角度下的傅里叶变换光谱
Fig. 7. Fourier-transform spectra for different top angles of dispersion prism
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图 8. 干涉图平场调制过程
Fig. 8. Modulating process of zero frequency interferogram
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图 9. 激光光谱实验结果。(a)二维干涉图;(b)傅里叶变换光谱
Fig. 9. Experimental results of laser spectrum. (a) Two-dimensional interferogram; (b) Fourier-transform spectrum
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表 1仿真参数
Table1. Configuration parameters of simulation
| Parameter | Value |
|---|
| Wavelength of monochromatic light /nm | 650, 635 | | Material of prism | BK7 | | Angle of prism /(°) | 30 | | Size of detector /mm×mm | 7×5 | | Pixel of detector /pixel×pixel | 1024×768 | | Transmittance of beamsplitter | 0.5 | | Reflectivity of mirror | 1 |
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表 2不同色散棱镜材质下的光谱分辨率
Table2. Spectral resolutions for different materials of dispersion prism
| Materials | Refractive index (650 nm) | Resolution /nm |
|---|
| BK7 | 1.51452 | 3.75 | | SF2 | 1.64253 | 1.88 | | SF18 | 1.71492 | 1.50 | | SF59 | 1.94028 | 0.83 | | TEO2 | 2.25482 | 0.52 | | BATIO3 | 2.39699 | 0.35 |
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表 3不同色散棱镜顶角下的光谱分辨率
Table3. Spectral resolutions for different top angles of dispersion prism
| Angle /(°) | Resolution /nm |
|---|
| 11.31 | 3.75 | | 15 | 3.00 | | 20 | 2.14 | | 25 | 1.67 | | 30 | 1.36 | | 35 | 1.15 | | 40 | 1.00 |
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叶松, 史新政, 李树, 汪杰君, 王新强. 棱镜型空间外差光谱技术研究[J]. 光学学报, 2019, 39(11): 1130002. Song Ye, Xinzheng Shi, Shu Li, Jiejun Wang, Xinqiang Wang. Study on Prism-Based Spatial Heterodyne Spectrometry[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(11): 1130002.
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