针对微型光谱仪难于兼顾光谱分辨率和光谱范围的问题,提出一种级联微型法布里-珀罗干涉仪和微型曲面光栅光谱仪的设计方法。分析了两种光谱仪匹配设计的条件以及级联光学系统的光谱特性,并提出了一种光谱数据重构算法。用ZEMAX软件设计了一款激光拉曼光谱仪,该光谱仪的尺寸为25 mm×6 mm×6 mm,数值孔径为0.22,拉曼光谱范围为150~3200 cm -1,光谱分辨率约为6 cm -1。仿真了标准拉曼光谱信号的扫描过程,并用长度为2.4 mm的线阵探测器对光谱信号进行采样,重构的拉曼光谱分辨率约为6.4 cm -1,与标准拉曼光谱的偏差为0.4 cm -1,验证了该设计方法和重构算法的可行性。同时,该光谱仪可以基于微机电系统工艺实现微型化和低成本化,满足手持式、便携式光谱检测和工业在线光谱检测的应用需求,具有较高的实际应用价值。

常规的视轴测试采用单台经纬仪读取俯仰绝对数值的定位方式, 探测器的线阵、视轴平行于整星坐标系+Y、+Z方向。区别于常规测试, 离轴相机视轴不再遵循探测器视轴与基准镜平行的原则, 并且整星坐标、立方镜坐标及视轴线阵三者是空间分离的, 因此提出了一种新的测试方法, 实验前需要将视轴调整到相机坐标系理论位置, 并且四色与五色线阵平行。借助于钻模支架, 利用经纬仪分别将相机视轴和整星坐标引出到相机立方镜a和钻模立方镜b, 通过立方镜坐标系的方向余弦矩阵, 将相机视轴引出到整星坐标。对视轴精度以及九谱段线阵多维定位进行分析, 给出实验采集的图像。结果表明, 视轴矩阵满足要求, 定位引出方法合理可行。

随着哈特曼传感器测量口径的增大，采样点数对被测波前的空间分辨率、测量精度及动态范围的影响也随之增大,因此通过计算机仿真波前径向斜率拟合过程，分析出采样点数和斜率探测误差对测量精度和测量范围的影响。计算机仿真的波前斜率拟合所用泽尼克多项式达到121项，测量口径2m，测量精度要求λ/50，径向(半径)和切向最少采样点数分别为10点和21点。当径向和切向采样点数分别为40点和250点，斜率测量误差为0.045″时，所测波前的P-V值范围是0-4λ。