为了实现差分吸收激光雷达对臭氧浓度和气溶胶的同时探测，对常见的三通道分光光谱仪进行改进优化。确定光谱仪初始结构后，使用光栅方程对四通道的摆放位置进行计算分析。使用球面镜和全息光栅，通过添加距离约束，将四个光谱通道控制在合理的机械结构范围内，最终设计了一款四通道分光、低F数的光谱仪系统。该系统使用圆阵列转线列光纤，提高了接收系统对大气回波信号的接收强度，实现了对266，289，316，532 nm回波信号强度的精确探测。设计结果表明，光谱仪系统可连接0.12数值孔径的线列光纤，在266，289，316 nm光谱分辨力优于0.5 nm，在532 nm处光谱分辨力优于1 nm，满足激光雷达探测光谱分辨率的要求。分析了光谱仪出射狭缝的曲率半径和圆心位置。该设计可实现激光雷达对气溶胶和臭氧的同时探测，简化了系统结构。

本文将重建光谱仪的光谱重建理论应用于傅里叶变换光谱仪中，使光谱仪可以兼具重建光谱仪高光谱分辨率优势以及傅里叶变换光谱仪固有的高光通量优势。利用构建的简易空间外差傅里叶变换光谱仪实验装置在520~530 nm光谱范围内进行验证实验。使用实验装置采集的不同单波长入射光光斑图像进行光谱校准实验，证明了傅里叶变换光谱仪可满足光谱重建理论必需的光斑与波长间唯一的一对一映射关系。随后，使用用于光谱校准的光斑图像进行光谱重建实验，实现了0.10 nm的光谱分辨率，相比通过傅里叶变换光谱仪原理得到的~5.65 nm光谱分辨率有明显提高。最后，使用额外采集的波长525 nm入射光光斑图像进行光谱重建实验，重建光谱中存在重建误差，且525 nm处光谱信号峰的半峰全宽（FWHM）~0.30 nm。光斑图像相关性分析显示，光谱重建受光斑图像采集过程中噪声和相邻波长入射光光斑图像高相似性的影响。尽管如此，重建光谱仍然可以反映入射光的光谱信息，且信号峰的FWHM小于傅里叶变换光谱仪原理得到的光谱，验证了将光谱重建理论应用于傅里叶变换光谱仪的可行性和高光谱分辨率优势。

便携式近红外光谱仪器测量低反射率或透过率样品的漫反射率或透过率光谱时, 由于仪器噪声的影响, 光谱数据小、 信噪比低, 即使采用降噪数据处理, 所得光谱数据仍无法满足分析精度的要求。 因此研究了近红外等效光谱测量方法: 根据低反射率或透过率样品在常规测量条件下反射信号的强度, 增大仪器测量时光源电流以增大样品扫描信号、 减小参比反射或透射光强以避免参比信号超量程, 并计算得与常规测量方法相同的等效光谱, 以提高样品近红外反射率或透过率光谱数据的信噪比。 理论分析和实验结果表明采用近红外等效光谱测量方法, 可获得与常规测量方法的光谱数据相同、 且信噪比增大的等效光谱。

一般光电探测器的光谱响应是随波长变化的，这在光谱仪器进行波长标定的过程中，可能会改变标定谱线峰值所在的位置，从而影响标定结果的准确度。为此，针对采用阵列探测器的光谱仪器，建立了以高斯线型为标定谱线轮廓的模型，分析了谱线在探测器上经光谱响应调制及积分抽样后峰值位置发生移动的情况，给出了保证在峰值位置不偏移的情况下探测器光谱响应需满足的条件，特别给出了当仪器分光元件为光栅时，在该条件下结合仪器参数的表达式。为保证光谱仪器波长标定的准确度，在仪器设计阶段，可应用此条件选择适宜的探测器；在仪器应用阶段，亦可根据实际探测器参数，应用此条件选择适宜用于标定过程的谱线。

进入新世纪以来,随着全球经济、科枝和社会新发展,光谱技术和光谱仪器事业(科技、研发、应用)有了进一步发展,已经成为新世纪全球发展潮流中显著的前沿领域之一.本文拟就国外和我国光谱仪器事业的近期发展做简单评述,并对我国光谱仪器事业的持续发展提一些看法和建议.

针对光电阵列探测器对色散型光谱仪的光谱分辨极限和波长准确性可能造成的不利影响,分别从空域和频域两方面分析了阵列探测器的光敏元中心距、谱线的宽度及谱线与光敏元的相对位置对分辨极限及波长准确性的影响,并通过计算机模拟定量地给出了在不同情况下其分辨极限和波长准确性的大小,得出了高斯型谱线的宽度小于光敏元中心距的5倍时,光谱仪系统不能同时提高其光谱分辨极限和波长准确性的结论.

分析指出,若满足一定的近似条件,离轴抛物镜存在一倾斜的最佳子午像面。文中导出了这一像面的倾角和其上子午弥散大小。理论分析和实际计算结果均表明,此像面上子午像质得到显著提高。