1 中国科学院上海技术物理研究所 空间主动光电技术重点实验室，上海 200083
2 中国科学院大学，北京 100049
基于声光可调谐滤波器（AOTF）的光谱仪器已经在生物医学、农业、航空航天等领域中广泛应用。然而，传统的AOTF光谱仪很难在保持光谱分辨率和减少采样次数的同时，还实现系统光通量的增加。针对上述问题，本文提出了一种基于压缩感知理论的AOTF光谱测量方法，利用AOTF可多频驱动的特点，在光谱维度上实现稀疏随机编码复合光信号调制，可利用单元或面阵探测器顺次记录完成压缩采样，再通过压缩感知重建算法获得目标光谱曲线或光谱图像数据立方体。为了验证本方法的有效性，我们利用实际测量得到AOTF光谱响应带宽数据，构建传感矩阵，以展宽光谱为恢复目标，仿真了压缩采样和目标数据重构效果。仿真结果表明，该方法可以通过202次压缩采样，重构得到512个波长点的光谱数据，光谱数据采样率和压缩比为0.39。此采样率下，本方法可以高精度恢复光谱曲线，PSNR指标达到41.75dB，SAM和GSAM指标为0.9998和0.9754。多频同时驱动下，系统光通量平均提升了5倍。与传统逐波长点扫描的采样方式相比，该方法能够在保持原有光谱分辨率的前提下减少总采样次数，提高系统的光通量，同时还压缩了光谱数据，在微弱信号检测、物质快速识别以及光谱数据传输和存储等领域具有十分重要的意义。
压缩感知 计算光谱学 多频声光效应 AOTF compressed sensing computational spectroscopy multi-frequency acousto-optic diffraction AOTF
中国科学院上海技术物理研究所国家主动光电重点实验室，上海 100076
可见—近红外波段(400～1000 nm)成像光谱仪是光谱探测的重要组成部分。基于地基可见—近红外成像光谱仪的实际应用要求，提出了一种采用面阵探测器的凝视扫描成像光谱仪。该光谱仪还采用了一种新型分光器件声光可调谐滤波器(Acousto-optic tunable filter, AOTF)。其特点在于光谱的选择和施加在它上的射频信号频率相关；通过程序控制射频信号，就可以控制光谱。利用设计的光谱成像原理样机进行了地基月球观测实验。基于实验的特点，在光学设计的基础上增加了另一路共轴辅助光学，以进行粗定位。在获取成像结果之后，进行了辐射定标和尺度不变特征变换(Scale Invariant Feature Transformation, SIFT)图像拼接处理。结果表明，利用二维指向机构和面阵凝视成像系统，结合SIFT图像拼接算法，可有效获取宽幅高分辨率光谱图像。
面阵凝视 扫描 声光可调谐滤波器 图像拼接 imaging spectrometer area-array staring/ scanning large FOV AOTF image stitching
中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院空间主动光电技术重点实验室,上海 200083
适应现代光电检测技术对微弱光电信号测量精度的进一步追求, 提出并验证双光路互参考高精度AOTF衍射效率测试方法。该方法利用光路可切换器件实现光路互参考检测, 从而达到降低光源不稳定性、探测器响应差异性及光电干扰的目的, 有效提高测试精度。首先对双光路互参考高精度AOTF测试方法的原理进行具体阐述, 然后说明建立的针对AOTF衍射效率测量的双光路互参考探测实验装置并对其进行实验验证。分析及试验结果表明: 采用互参考技术可使衍射效率测量方法数据精确度平均提高50%, 有效降低光源不稳定性、探测器响应差异性的影响, 实现提高测试精度的目的, 最后对方法的适用范围及参考意义进行了分析及讨论。
测试方法 双光路互参考 高精度 声光可调谐滤光器 衍射效率 measuring method double-optical-path and cross-references high-precision AOTF diffraction efficiency 红外与激光工程
2017, 46(4): 0417001
