1 中国科学院西安光学精密机械研究所 中科院光谱成像技术重点实验室, 西安 710119
2 中国科学院武汉物理与数学研究所 波谱与原子分子物理国家重点实验室, 武汉 430071
3 中国科学院国家空间科学中心, 北京, 100190
提出并分析了以O2(a1Δg)O19P18(7 772.03 cm-1)发射谱线为目标源进行平流层、中间层大气风场星载临边探测的可行性及优势.基于大气模型和辐射传输理论建立O2(a1Δg,υ′=0)→O2(X3Σg,υ″=0)带的辐射传输模型, 并分析多重散射和非局地热平衡效应影响下的目标源临边光谱辐亮度.表明发射线O2(a1Δg)O19P18(7 772.03 cm-1)自吸收微弱、辐射强、光谱分立度好, 能大大降低对测风干涉仪光谱分辨率、滤光系统带宽的要求, 进而使载荷更易于实现小型化、高稳定性.以星载测风多普勒差分干涉仪技术方案为例, 对以O2(a1Δg) O19P18(7 772.03 cm-1)为探测目标源的视线风速反演精度进行了仿真分析, 结果表明40~70 km高度范围内视线风速测量精度优于5 m/s; 适当放宽风速反演精度情况下, 探测范围能够向40 km以下扩展.研究结果将为平流层、中间层大气风场星载探测提供一条低成本、高精度、自主可行的技术路线.
气辉 光谱学 辐射传输 遥感探测 干涉仪 Airglow Spectroscopy Emission transfer Remote sensing Interferometer
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
由于光谱分辨率或光谱信噪比只能作为光谱仪干涉系统的性能评价指标，但不能用于光学系统的公差分析与优化，所以将系统分为三个子系统：前置光学系统、干涉系统与后置光学系统，分别采用不同的评价标准分析系统公差。前置光学系统采用波像差为评价标准，给出波像差与光谱噪声的关系，分析误差对波像差的影响，间接给出各种误差对系统性能的影响。干涉系统直接采用光谱噪声作为评价标准，可直接给出各种误差对系统性能的影响。后置光学系统采用光斑尺寸作为评价标准。通过这种方法，计算出三个子系统的灵敏度矩阵，并且给出了前置光学系统与后置光学系统的公差分配。
傅里叶光学 公差分析 多级微反射镜 评价标准
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
基于多级微反射镜的空间调制型傅里叶变换光谱仪在光场的横向空间同时采集所有光程差的干涉图信息, 所以光场能量的空间分布特性影响着系统的性能。 文章将空间分布函数引入到光谱仪系统中, 通过仿真实验得到, 分布函数调制后的干涉图对比度下降, 同时复原光谱中出现边频谱线。 理论分析表明, 干涉图调制度下降来源于调制度函数对光程差采样空间的周期性变化； 而边频谱线则是光源的单色谱线对调制度函数的空间频谱进行频率搬移的结果。 最后, 提出了平场校正的差影算法与反向恢复算法。 仿真结果表明, 反向恢复算法可以更好的复原出干涉图和光谱。
傅里叶变换光谱仪 分布函数 对比度 边频谱线 反向恢复 Fourier transform spectrometer Distribution function Contrast Concomitant line Conversed recovery
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
对基于多级微反射镜的傅里叶变换红外光谱仪进行了光学分析，研究了光源尺寸、光强分布的不均匀性和光学系统像差等因素对光谱复原的影响。发现光源尺寸影响光谱分辨率，光强分布的不均匀性和光学系统像差会产生基线噪声。数值计算的结果表明，当光阑的尺寸小于2.5 mm，不均匀的标准偏差小于0.5，准直系统的波像差均方根值小于0.05，以及缩束成像系统的光斑直径小于30 μm时，光谱复原的噪声可以忽略。给出了光学系统的设计结果。
光学设计 傅里叶变换光谱仪 多级微反射镜 静态
1 应用光学国家重点实验室, 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
分析了基于多级微反射镜的傅里叶变换红外光谱仪(FTIR—Fourier transform infrared spectrometer)中扩展光源对光谱复原的影响, 计算了干涉强度与光源立体角之间的关系。 分析表明, 扩展光源存在的立体角导致系统的相干长度变短, 光谱分辨率降低。 当扩展光源的立体角小于0.001时, 系统的分辨率接近理论设计值。 减小光源尺寸会降低系统的光通量。 因此, 需要在设计中结合系统信噪比的要求, 选取合适尺寸的扩展光源。
傅里叶变换红外光谱仪 误差分析 扩展光源 分辨率 Fourier transform infrared spectrometer Error analysis Extended light source Spectrum resolving power 光谱学与光谱分析
2011, 31(6): 1723
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春130033
2 中国科学院研究生院, 北京100049
通过对基于多级微反射镜的空间调制傅里叶变换红外光谱仪准直误差的分析, 模拟了准直误差的存在而导致的干涉图大光程差处对比度反转和光谱图边频噪声的产生。 讨论了在不同的误差系数下复原光谱图的信噪比和分辨率, 并且分析了干涉图大光程差处对比反转以及光谱图边频分量的产生原因。 仿真结果表明, 在误差系数α＝0.15°·mm-1时, 光谱的信噪比会下降到6 dB, 同时光谱分辨率会退化到13.4 cm-1。 本文的结论将应用于微型光谱仪系统的光学设计与装调。
傅里叶变换光谱仪 准直误差 对比反转 边频噪声 Fourier transform spectrometer Collimation error Reverse of contrast Side slope noise 光谱学与光谱分析
2011, 31(10): 2865
1 应用光学国家重点实验室, 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
2 中国科学院研究生院, 北京100049
对基于多级微反射镜的傅里叶变换红外光谱仪的衍射效应进行了计算分析, 讨论了多级微反射镜宽度, 衍射距离以及波长产生的衍射效应对光谱复原的影响. 从模拟的结果可知, 在衍射距离小于10 cm, 反射面宽度大于0.5 mm的情况下, 衍射效应较小, 而且探索出了一种可以减小噪声的数据处理方法. 文章的结论将应用于微型傅里叶变换红外光谱仪的设计、 数据处理以及系统的优化.
傅里叶变换光谱仪 衍射效应 标量衍射理论 多级微反射镜 Fourer-transform spectrometer Diffraction Scalar diffraction theory Step mirrors 光谱学与光谱分析
2010, 30(12): 3203
泡沫型干扰幕是为解决多波段干扰领域有关问题研究的新技术。利用专用导弹综合测试系统，对其光学衰减性能进行了测试。一般只需几到几十厘米厚的干扰幕即可使得基于可见光、红外、激光的导弹制导系统失效，表明它对光传播具有明显的衰减作用，可以满足不同温度下不同目标干扰光学侦察与制导的作战使用要求。研究结论可为泡沫型干扰幕的战术运用设计提供必要的理论基础和实验依据。
物理光学 光传播 衰减 泡沫型干扰幕 性能测试
针对现有多波段干扰技术存在的作用时间太短、干扰波段不够宽、对环境有污染等问题,提出了基于泡沫云的新型干扰技术,研究了它的多波段干扰原理和相应的药料配方以及特定的反应过程,研制了专用的施放装置并给出了它的设计要领.实验结果表明该技术可以同时对红外、雷达和可见光进行高效干扰,有效干扰时间至少在十几min以上,并且其残留物对环境无污染.
多波段干扰 泡沫云 原理 实验 特性 disturb on IR and MMW guidance foam screen theory test performance
