1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学中山研究院，广东 中山 528437
3 中山吉联光电科技有限公司，广东 中山 528437
为抑制非相干光产生的干扰，提高紫外单色仪的分辨率，本文选择Al2O3、AlF3分别作为高、低折射率材料，在熔融石英基底上设计并制备了深紫外全介质高陡度滤光膜。通过优化沉积工艺及膜层应力分析方法，解决了薄膜应力过大所导致的膜裂问题；并对实验结果进行反演分析，通过优化监控方法提高了膜厚控制精度。制备的深紫外高陡度滤光膜在232~400 nm平均透过率为97.67%，在115~228 nm平均透过率为0.61%，过渡区陡度为3.6 nm，满足紫外单色仪的使用需求。
光学薄膜 紫外单色仪 深紫外滤光膜 高陡度 薄膜应力
1 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130000
2 中国科学院大学, 北京 100000
针对紫外-可见光谱定标精度需求,设计了一款波段范围在185~900nm的三光栅单色仪; 为提高单色仪的波长扫描精度,降低高精度波长扫描机构在工程上的成本。建立了光栅转角误差对扫描机构波长精度的影响模型,设计了基于高精度编码器的转角误差补偿装置,通过软件不同参数设置和算法设计的补偿算法,实现了波长扫描机构的精度校正; 实验结果表明,通过参数算法补偿后,扫描机构的波长准确性精度和波长重复性精度在工作波段范围内有所提高,不同波长下其精度的提高程度不同,其中,波长准确性精度提高比范围为20.8~35.2%,波长重复性精度提高比范围为61.5~95.2%。实验结果验证了误差补偿装置及补偿算法的有效性,提高了波长扫描机构的精度,降低了高精度波长扫描机构在工程应用上的成本。
单色仪 波长扫描机构 高精度编码器 补偿算法 monochromator wavelength scanning mechanism high precision encoder compensation algorithm
1 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 中国科学院大学, 北京 100049
3 长春光机科技发展有限责任公司, 吉林 长春 130033
单色仪广泛应用于光谱定标、物质分析等方面，因此，对于高光谱分辨率单色仪系统的研究具有重要意义。本文基于矢量光栅方程推导考察了入射狭缝高度对光谱仪器谱线弯曲的影响程度，给出了谱线弯曲同波长、狭缝高度的解析表达式，进而提出了一种基于狭缝高度抑制谱线弯曲的单色仪光谱分辨率优化方案。结合高灵敏度、超快时间响应探测器的性能指标要求，设计了一款光谱分辨率为0.1 nm，波段范围为185 nm~900 nm的三光栅单色仪光学系统，并搭建样机验证狭缝高度对谱线弯曲的影响，进一步探究了狭缝高度对光谱分辨率的影响规律。实验结果表明：在狭缝宽度一定时，对狭缝高度进行优化，可将光谱分辨率从0.32 nm提高至0.1 nm。
单色仪 谱线弯曲 狭缝高度 光谱分辨率 monochromator spectral line bending slit height spectral resolution
1 西安交通大学 第一附属医院皮肤科, 陕西 西安 710061
2 西安工业大学 光电工程学院, 陕西 西安 710021
面向医学检测领域对单色X射线的应用需求, 提出了一种X射线荧光单色仪的多阳极二次靶台结构优化设计方案。计算了不同能段X射线光子在人体皮肤、骨骼、脂肪中的穿透深度, 通过蒙特卡洛软件MCNP计算了原级X射线的最佳靶角、光子产生效率和辐射特性, 优选了阳极靶材料。在此基础上, 通过建立多能量点X射线荧光单色仪的二次靶台结构模型, 计算了不同阳极高压、靶角下二次铜靶的单色X射线转换效率, 量化了其Kα特征谱的占比。研究的相关工作为评估X射线荧光单色仪的辐射特性提供了一定依据。
X射线单色仪 辐射特征 蒙特卡洛模拟 光子产生效率 阳极靶结构 X-ray fluorescence monochromator radiation characteristics monte carlo simulation X-ray photons produce efficiency anode target structure
红外与激光工程
2021, 50(5): 20200313
相对光谱响应作为评价红外探测器性能的一个重要指标, 直接影响用户的使用情况。以中长波红外两个波段的探测器作为实验器件, 分析讨论了两种分别采用傅里叶光谱仪和单色仪的不同测试方法。对于长波红外探测器, 用单色仪和傅里叶光谱仪测得的后截止波长分别为928 m和925 m, 前截止波长均为760 m。对于中波红外探测器, 用单色仪和傅里叶光谱仪测得的后截止波长分别为486 m和485 m, 前截止波长均为360 m。结果表明, 两种测试方法所得的前截止波长完全一致, 后截止波长也在允许误差范围内, 从而验证了用这两种仪器测试相对光谱响应时的一致性和准确性。以上两种测试方法的原理通俗易懂, 操作简便, 结果准确, 为红外探测器的性能优化研究提供了一定的参考。
相对光谱响应 傅里叶光谱仪 单色仪 relative spectral response Fourier spectrometer monochromator
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
细分光谱扫描定标技术是实现遥感器高精度光谱辐射定标的重要方式, 基于超连续激光单色仪的定标装置是实现遥感器细分扫描定标的新选择。为验证所建立的超连续激光单色仪装置的系统级定标能力, 利用硅辐亮度计和滤光片辐射计, 分别采用超连续激光单色仪定标装置和可调谐激光定标装置对其进行了系统级绝对光谱响应度定标比对验证。实验结果表明: 在所验证波段范围内, 两种定标装置获得的硅辐亮度计绝对光谱响应度系统级定标结果最大偏差为0.6%。通道式滤光片辐射计的带内绝对光谱响应度定标结果最大偏差优于0.4%, 带内积分响应度最大偏差约0.1%。文中的研究验证了超连续激光单色仪定标装置具有良好的系统级定标能力, 能够获得较高的定标精度, 在遥感器的绝对光谱响应度定标中具有重要应用前景。
超连续激光 单色仪 光谱辐亮度 细分光谱 supercontinuum laser monochromator spectral radiance spectrally-resolved 红外与激光工程
2020, 49(2): 0205005
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
利用基于超连续激光和单色仪(SCM)的细分光谱扫描定标装置,对传感器的绝对光谱辐亮度响应度进行定标。利用两种绝对功率响应度溯源于低温绝对辐射计的辐亮度探测器(Trap-A 和Trap-B),分别以通用的部件级定标方式和基于该定标装置的系统级定标方式(以Trap-A作为参考),确定了Trap-B的绝对光谱辐亮度响应度,两种方式下的定标不确定度分别优于0.46%和1.8%。两种定标结果具有较好的一致性,在450~900 nm波段范围内,相对差异小于0.9%。研究结果表明:基于SCM的细分光谱扫描定标装置适用于传感器的绝对光谱辐射定标,在遥感器的绝对光谱辐射定标方面具有重要的应用价值。
激光光学 超连续激光 单色仪 细分光谱 光谱辐射定标
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
相对光谱响应是检测和评估多角度偏振成像仪性能的基本参数之一。采用基于激光泵浦氙灯光源的单色仪、消偏器、参考探测器和45°分束镜, 搭建了一套多角度偏振成像仪相对光谱响应测量装置。采用分束镜同步测量的方法,降低光源的非稳定性影响;针对测试过程繁琐和测试时间长的问题, 在基于现有不同开发平台开发的单色仪和数据采集系统的基础上,采用ActiveX控件与动态链接库技术,研制了一套相对光谱响应自动测试系统,降低时间 非稳定性影响,提高测量精度和效率。采用多角度偏振成像仪490 nm和865 nm偏振通道作为应用案例,开展了相对光谱响应的整机测试实验。实验结果 表明多角度偏振成像仪中心波长测量极差值与带宽均值的比值精度在0.11%以内,满足响应非一致性优于0.6%的定标要求。
光谱 偏振成像仪 单色仪 同步测量 自动测试系统 spectrum polarization camera monochromator synchronization measurement automatic testing system
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230031
单色仪作为一种分光仪器, 在传感器的辐射定标等方面具有重要应用。在实际应用过程中, 其波长和带宽的设置对传感器的精确定标具有重要影响。使用低压汞灯作为波长标准光源, 通过对其特征谱线扫描的方法, 研究了传感器定标过程中, 设置单色仪不同的狭缝宽度, 对传感器精确定标具有重要影响。结果显示, 当出射入射狭缝相同, 同时改变其宽度的情况下, 与典型校准状态(出射入射狭缝宽度设置为0.5 mm)相比, 波长偏差量达到0.17 nm; 当入射狭缝与出射狭缝不一致时, 与典型校准状态相比, 波长偏差量达到0.18 nm; 当光源未充满入射狭缝与充满入射狭缝相比, 最大误差达到0.02 nm, 该影响几乎可以忽略。在相关的传感器光谱辐射定标实验研究中, 单色仪的定标精度和准确性评估等方面具有重要应用。
单色仪 波长带宽 波长校准 单色仪狭缝 monochromator wavelength bandwidth wavelength calibration monochromator slit
