新型时间调制偏振干涉成像光谱仪关键技术研究

基本信息
批准号:61405239
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:高晓惠
学科分类:
依托单位:中国科学院西安光学精密机械研究所
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:皮海峰,孙鑫,任晓强,于涛,卫翠玉,石大莲,李朝
关键词:
超快光谱成像光谱仪高光谱遥感时间分辨光谱傅立叶变换
结项摘要

Compare with the other kinds of imaging spectrometer,the traditional time-resolved interference imaging spectrometer has many benefits,such as high energy efficiency, good sensitivity, high resolution, broad spectral range, high precision. It suits for weak target dection and has been widely used in super-spectral dectection just as atmospheric constituents tracing. Increasingly, it becomes the hot spot of research. However, the traditional time-resolved interference imaging spectrometer need a precision driving system to make the mirror move in line that makes its application limited due to the weak anti-jamming capability. This problem can’t be solved entirely via partial amendment. . In order to avoid the deficiencies of tra ditional time-resolved interference imaging spectrometer,this project proposes a novel time-resolved polarization interference imaging spectrometer to probe it. This spectrometer not only use the liquid-crystal phase modulator to control the phase difference between two orghogonally polarized beams to avoid using moving mirror, which is usually a serious technical problem in the conventional Fourier transform spectrometers, but also has strong anti-jamming capability, excellent stability, high speed, light weight, small size and low power consumption. Therefore, this polarization interference imaging spectrometer has high theoretical research value and application prospectives, meeting particular requirements in complex environment, atmospheric remote sensing and weak spectral detection.. This project puts emphasis on the research of critical technologies such as the production and adjustment of optical differences.It will provide an academic and technical support for this kind of spectrometer to be produced via the simulation and design of this device.

相对于其它类型成像光谱仪,传统时间调制型干涉成像光谱仪具有高能量利用率,高灵敏度、高分辨率、宽光谱范围、高精度等优点,适合弱光目标的光谱探测,被广泛应用于大气探测等超光谱探测领域,日益成为研究的热点。但是这种仪器需要精密直线驱动系统,抗干扰能力差,应用受限,这个问题无法通过改进彻底解决。. 为了避免传统时间调制干涉成像光谱仪的不足,创新性提出一种新型时间调制的偏振干涉成像光谱仪。这种光谱仪避免了传统时间调制干涉光谱仪具有动镜的技术难题,抗干扰能力强,稳定性好、测量速度快、重量小、体积轻、功耗低,能够适应复杂环境、大气遥感与微弱光谱探测等特殊要求,具有极高的理论研究价值和应用价值。. 项目重点开展新型时间调制偏振干涉光谱仪光程差的产生调节等关键技术研究,完成光谱仪的设计仿真,为这种光谱仪的研制生产提供理论技术基础。

项目摘要

针对传统时间调制干涉成像光谱仪的不足,创新性提出新型时间调制偏振干涉成像光谱仪。这种光谱仪以消色差铁电液晶混合开关与双折射晶体线性相位延迟器作为基础单元进行级联,采用液晶开关切换代替动镜运动实现光程差变化,避免了传统时间调制干涉光谱仪具有动镜的技术难题。其具有抗干扰能力强,稳定性好、测量速度快、重量小、体积轻、功耗低的优点,能够适应复杂环境、大气遥感与微弱光谱探测等特殊要求,极具理论研究价值和应用价值。. 项目开展了新型时间调制偏振干涉光谱成像仪原理研究,提出基于傅里叶级数系数的仪器数学模型;完成了系统整体方案设计,探讨了关键器件的多种实现方案,重点开展消色差铁电液晶混合开关仿真及优化设计研究,与传统液晶开关相比,传输带宽提高了3.75倍;开展新型时间调制光谱成像仪偏振度测量仿真分析,推导了偏振度测量误差与旋转角度偏差之间的关系式,给出了不同测量精度要求下的旋转角度偏差容限;开展新型时间调制偏振干涉成像光谱仪的仪器原理仿真,模拟仪器测量数据并进行光谱复原方法研究,仿真分析了系统信噪比及器件稳定性对测量光谱的影响;推导了新型时间调制光谱成像仪调制度计算公式,仿真了器件偏振方向偏差导致仪器调制度的变化规律,给出了加工装调误差容限;完成了新型时间调制偏振干涉光谱成像仪光谱及辐射定标方案设计;在新型时间调制偏振干涉光谱成像仪原理及仿真研究的基础上,搭建实验验证装置,证明了仪器原理的正确性。. 项目执行期间发表研究论文5篇,申请发明专利4项,授权实用新型2项。项目研究成果为这种新型时间调制偏振干涉光谱成像仪的研制奠定了理论和技术基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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