1 中国科学院云南天文台，昆明 650216
2 中国科学院大学，北京 100049
为了精确测量非消色差波片的延迟量与快轴方位角，基于拟合光强法与光谱分析法建立了一套高精度测量系统，实现了特定波长下非消色差波片延迟量在的高精度测量。对波片延迟量的测量方法及误差来源进行了详细的模拟分析。在拟合光强法下，重点仿真了光源光强抖动变化、检偏器初始安装精度、旋转波片定位精度等随机误差与各项系统误差对测量精度的影响，详细分析了拟合光强法不能精确测量波片延迟量为的原因。在光谱分析法下模拟了光源光强抖动变化、光谱的单色精度、检偏器定位精度引入的测量误差。在测量系统的建立中对上述两种测量方法影响较大的误差均进行了抑制，并对探测器的光电响应非线性效应进行了矫正。最后利用该测量系统对标称的波片、波片、波片进行了相关实测并利用非线性最小二乘法对测量数据进行处理，获得了参考波长在632.8 nm的各波片的相位延迟量与快轴方位角。由该测量系统的实测结果可知：本文采用的拟合光强法测量波片、波片延迟量的测量误差小于，测量精度比传统光强测量法高一个数量级以上。对于非消色差波片，在该测量系统下切换终端光强接受设备并采用光谱分析法对其进行测量，测得其延迟量误差小于，远小于拟合光强法的测量误差，克服了光强法无法精确测量波片延迟量为的缺陷。实测结果与模拟仿真相符。
测量 高精度 波片 相位延迟 方位角 误差分析 最小二乘法 Measurement High precision Waveplate Phase retardance Fast-axis position angel Error analysis Least squares fitting
1 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院, 纤维集成光学教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工程大学烟台研究院, 山东 烟台 264006
3 青岛哈尔滨工程大学创新发展中心, 山东 青岛 266000
4 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650011
三维成谱成像技术是一种能够对观测视场中的所有展源目标进行实时光谱获取的技术, 它可以通过单次采样同时获得目标光谱域和二维空间域信息。 光纤积分视场单元(IFU)则是天文三维成谱成像技术的关键器件, 通过将接收的像面切分, 将像面信息细分到若干单元传递至光谱仪, 在此过程中二维的展源目标被重整为互不干扰的线性排列供光谱仪进行采样提取, 能有效提高天文观测的时间分辨率。 介绍一种具有242光纤单元的IFU, 该IFU目前应用于中科院云南天文台的光纤阵列太阳光学望远镜(型号FASOT-1B)系统。 为满足FASOT-1B的指标要求, 获得高传输效率、 高光谱分辨率和高时间分辨率观测效果, 该IFU采用微透镜阵列加光纤阵列的结构, 该微透镜为正六边形球面镜, 实现接近100%的空间填充率。 综合考虑光纤积分视场单元前置望远镜系统和后端光谱仪系统的设计参数, 优化设计了一对11×11的微透镜阵列, 相邻微透镜间距300 μm, 每个微透镜对应天区1.5″, 以焦比F/8.2将接收到的光汇入与其对应的光纤纤芯中。 系统分析光纤芯径与光谱仪光谱分辨率间的关系, 设计的光纤规格为: 35/105/125 μm, 该设计既能满足光纤接收微透镜所传递的全部光信息, 同样可以得到系统需求的光谱分辨率和相对短的狭缝宽度。 量化分析IFU阵列端光纤直径与微微孔深度对光纤实际入射焦比的影响, 选定的微孔尺寸直径130 μm, 深3 mm。 阵列端二维排布的光纤在赝狭缝端经过重整, 以线性排列将光信息导入光谱仪, 相邻光纤间距130 μm。 整个IFU的能量传输效率均值77.7%, 波动值RMS 1.6%； 所有光纤出射焦比EE90均慢于F/7。 IFU出射端(赝狭缝端)光纤横向(排列方向)偏移量RMS值小于2.7 μm, 纵向(垂直于排列方向)偏移量RMS值小于1.8 μm。 FASOT-1B系统安装IFU并调试后进行了验证性观测, 成功获取了太阳NOAA12738活动区MgI色球的斯托克斯光谱, 该IFU也成为国内首个自主研制并应用于科学观测的光纤加微透镜型IFU。
三维成谱成像 光纤阵列太阳光学望远镜 积分视场单元 太阳光谱 Three-dimensional spectral imaging Fiber array solar optical telescope IFU Solar spectrum 光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1168
1 中国航天员科研训练中心航天医学基础与应用国家重点实验室, 北京 100094
2 北京航天城门诊部, 北京 100094
以日常体检用血清样品为实验材料，以临床传统甘油磷酸氧化酶过氧化物酶4氨基安替比林酚法测定得到的甘油三酯含量作为参比值，同时采集了所有血清样品近红外光谱，采集范围为12500~4000 cm-1，结合偏最小二乘法建立了血清甘油三酯定量模型。实验结果表明，变量范围选取10796.2~8246.6 cm-1，采用多元散射校正对光谱进行预处理，所建立的血清甘油三酯偏最小二乘定量校正模型的相关系数R2为0.9454，交叉验证校正标准差（RMSECV）为0.146；检验集预测标准差（RMSEP）为0.151，相关系数R2为0.9068。结果表明，应用近红外光谱技术结合偏最小二乘法建立血清甘油三酯定量模型，用于未知血清样品甘油三酯含量的非破坏性检测是可行的。
光谱学 近红外光谱 偏最小二乘 血清 甘油三酯 光学学报
2014, 34(s1): s130001
1 中国航天员科研训练中心, 航天医学基础与应用国家重点实验室, 北京100094
2 北京航天城门诊部, 北京100094
以日常体检用血清样品为分析对象, 采集了其拉曼光谱, 波数范围为250～2 400 cm-1, 并对信号进行归属, 与临床传统生化法测定得到的胆固醇含量对比, 结合偏最小二乘法建立了血清胆固醇拉曼光谱定量模型(n=73)。 结果表明, 拉曼光谱能够表征血清中主要化学基团的信息。 所建立的血清胆固醇定量校正模型的相关系数R为0.909 6, 交叉验证校正标准差(RMSECV)为0.24; 检验集(n=17)预测标准差(RMSEP)为0.69, 相关系数r为0.926 2。 证明了应用拉曼光谱技术结合偏最小二乘法建立血清胆固醇定量模型, 用于未知血清样品胆固醇含量无损快速检测是可行的。
拉曼光谱 偏最小二乘 血清 胆固醇 Raman spectroscopy Partial least squares Serum Cholesterol 光谱学与光谱分析
2013, 33(5): 1253
基于超快光脉冲的非线性传输模型，数值模拟了不同偏振态下的飞秒光脉冲在石英介质中的传输过程，分析了不同偏振度和数值孔径对光脉冲传输特性和脉冲压缩的影响，获得光脉冲出现再聚焦效应的临界椭圆度和临界数值孔径。研究结果表明在松聚焦条件下，自聚焦效应造成了不同偏振光脉冲在传输中表现出明显不同的光强分布和等离子体细丝结构。在光脉冲的时域演化过程中，圆偏振光与线偏振光相比仅出现自压缩，而未出现脉冲分裂。在紧聚焦条件下，由于透镜的线性聚焦相比自聚焦占据主导地位，因此不同偏振光传输特性和脉冲压缩规律趋于一致，且未出现明显自压缩现象。
非线性光学 超快光脉冲 自聚焦 等离子体
