空间外差拉曼光谱仪的光栅多级衍射杂散光分析与抑制方法

光栅的多级衍射杂散光对空间外差拉曼光谱仪的成像质量具有重要影响。为了提高其成像质量,使光谱特征更准确,针对空间外差拉曼光谱仪中光栅产生的多级衍射杂散光进行分析与抑制研究。依据光学传递理论,利用ASAP软件对空间外差拉曼光谱仪中光栅产生的多级衍射杂散光进行仿真与分析,利用挡板、光阑和光学陷阱等方法设计了能够抑制-2.5°～2.5°视场范围内杂散光的结构。结果表明:光栅产生的多级衍射杂散辐射比由4.996×10~(-3)降到了1.57×10~(-8),设计的结构对空间拉曼光谱仪系统内因光栅产生的多级衍射杂散光具有良好的抑制效果,有效提高了系统的成像质量。     

激光拉曼分光计中超低杂散光的测试

本文提出了一种测试激光拉曼分光计中超低杂散光的新方法.实验结果表明,本方法的杂散光测量限可达10~(-14)量级.     

侧面遮拦式日晕光度计的杂散光理论分析（英文）

提出了一种侧面遮拦结构的日晕光度计,在镜筒内通过设置多层挡板结构逐层抑制处于内视场的挡板边缘衍射光,同时采用倾斜布置的上挡板结构抑制处于外视场的入射窗口边缘衍射光和侧壁散射光.建立数学模型对这些杂散光抑制挡板进行了仿真计算,结果表明,优化各挡板的几何参数后,日晕光度计的设计视场可达3.5~10个太阳半径,视场内的杂散光水平均可低于10~(-8)平均太阳亮度.相对于高山天文台的日晕光度计在4~8个太阳半径的视场内总杂散光达到10~(-7)平均太阳亮度,该日晕光度计扩展了可观测视场,并使杂散光抑制提高了一个量级.     

光量子计数器在激光拉曼光谱仪中的应用

在1928年,印度科学家Raman发现了拉曼效应,并应用于光谱分析中。拉曼散射的光强大约是激发光的10~(-6)～10~(-8)量级,检测小信号的方法最常用的有直流放大器,锁相放大器,单光子计数器,Boxcar方法,多道分析仪(OMA)等等。拉曼光谱仪一般采用直流放大器和光子计数器检测拉曼信号。法国JOBIN-YVON公司的T-800型激光拉曼光谱仪检测拉曼散射光就是采用直流放大器     

微型拉曼光谱仪杂散光分析及抑制方法的改进

作为一个微弱光信号探测系统,拉曼光谱仪中的杂散光分析可以为其设计提供较大帮助。针对微型拉曼光谱仪系统,结合光学设计和三维建模优化了其光机结构,系统分辨率为0.7 nm,体积为110 mm×95 mm,属便携式微型拉曼光谱仪,并基于杂散光分析软件TracePro对系统进行了光线追迹和仿真分析。首先通过优化孔径光阑初步抑制了入射处带来的杂散光,然后针对系统内部的主要杂散光(光栅零级衍射光)抑制装置即光学陷阱进行了详细分析和设计改进,改进后的光学陷阱较改进前更有效地利用了光谱仪内部空间,且分析结果表明改进后的光学陷阱将杂散光线数量减少了50%,杂散光归一化辐照度强度从10-5降低至10-7,在微型化的同时可有效抑制微型拉曼光谱仪系统中的杂散光,将更加有利于微弱信号的探测,为微型拉曼光谱仪的设计和装调提供了参考。     

全息凹面光栅单色仪杂散光的实验测定

本文讨论了全息凹面光栅单色仪杂散光的来源,提出了一种测定杂散光的新方案,采用光强递推、现场标定并结合光子计数技术解决了大量级范围内的线性标定.在光子计数器取样时间为1秒的情况下获得了10~(-12)量级的测量限.为了消除光源强度的波动产生的误差,提高实验的精确度,文章介绍了新的设计思想.最后给出了对本研究室研制的喇曼光谱仪单色系统的杂散光的测量结果.     

平面光栅杂散光测试仪模型设计及消杂光技术研究

杂散光是平面光栅的重要性能指标,光栅杂散光的测量一直是光栅研制领域的难题。为实现仪器自身杂光低于10-8量级,以满足对平面光栅杂散光10-7量级的精确测量要求,基于标量衍射理论和经典Fresnel-Kirchhoff衍射理论,对光谱仪器中的光栅杂散光进行了理论分析,设计了平行光照射条件下光栅杂散光测试仪的光机模型。利用杂散光分析软件ASAP建立紫外单色光入射下光栅杂散光测试仪的散射模型并对其进行仿真计算,分析仪器杂光的主要来源及散射路径,据此提出了用于降低仪器散射光和光栅多次衍射光的挡光环、叶片、光阑、光学陷阱等四种杂光抑制结构。最后,采用ASAP软件对增加抑制结构前后的仪器杂光相对强度进行了对照分析。仿真及分析结果表明,仪器杂光在测试波长±100 nm范围内的最大值由采用杂光抑制结构前的10-6量级以上降低至10-8量级以下,已满足光栅杂散光测试仪的设计需求,即可实现刻线密度为300～3 600 gr·mm-1的光栅杂散光10-7量级精确测量。该研究方法及结果将为平面光栅杂散光测试仪研制提供理论依据。     

神光Ⅲ原型装置的全孔径背向散射诊断技术

为了更好地研究神光Ⅲ原型实验中激光与等离子体相互作用产生的散射光,研制了新的全孔径背向散射诊断系统。该系统根据布里渊散射与拉曼散射的性质区别,使用二向色镜对散射光进行分光提纯,采用真空滤波器、挡光板、高反滤波片以及改变倍频晶体角度等进行消杂光处理,进而减少杂散光对测量结果的影响。同时,该系统采用特制的全口径大光斑激光器模拟打靶散射光对光路透过率进行标定。实验结果表明:新的全孔径背向散射诊断系统工作状态稳定,明显减少了杂散光的影响,所测数据更加真实可靠。     

基于二向色及透射准直的小型近红外拉曼光谱仪

搭建了可用于生物医学检测的小型近红外拉曼光谱仪。通过理论计算,几何光路设计,完成了系统组装。有别于传统反射式准直结构：(1)本光谱仪色散系统采用透射式准直的方法,将散射光投射到光栅上进行色散;(2)经二向色镜分光,采用物镜对入射光会聚和散射光收集,设计了与色散系统入射狭缝相匹配(共焦面)的外光路系统,进而有效收集拉曼信号和去除杂散光;(3)实现了高分辨率(3 cm-1)、高重复性和高灵敏度光谱检测,检测范围500~2 200 cm-1(785 nm激发);(4)小型化设计,整个系统尺寸约240 mm×200 mm×130 mm,自由度高。将此自开发小型拉曼光谱仪应用于葡萄糖和膝关节软骨的拉曼光谱测试,获得了与大型商业拉曼光谱仪相媲美的结果,验证了该光谱仪具有高分辨率,高重复性和高灵敏度的优越性能,可灵活地应用于生物医学等多领域的研究。     

侧面遮拦式日晕光度计的杂散光理论分析

提出了一种侧面遮拦结构的日晕光度计,在镜筒内通过设置多层挡板结构逐层抑制处于内视场的挡板边缘衍射光,同时采用倾斜布置的上挡板结构抑制处于外视场的入射窗口边缘衍射光和侧壁散射光.建立数学模型对这些杂散光抑制挡板进行了仿真计算,结果表明,优化各挡板的几何参数后,日晕光度计的设计视场可达3.5～10个太阳半径,视场内的杂散光水平均可低于10-8平均太阳亮度.相对于高山天文台的日晕光度计在4～8个太阳半径的视场内总杂散光达到10-2平均太阳亮度,该日晕光度计扩展了可观测视场,并使杂散光抑制提高了一个量级.     

喇曼分光仪中杂散光的测试

本文讨论了喇曼分光仪中杂散光测试工作的实施方案及其存在的困难,提出了用改变光吸收液体浓度方便地增减光强进行测试的解决办法,利用普通仪器就能实现光强变化达十三个数量级的测试。文章给出了利用这一减光方法对喇曼分光仪的杂散光进行实际测试的实验装置,绘出了对SD-Ⅱ和SD-IV型全息凹面光栅单色仪以及双单色仪杂散光的实际测试结果。作者还对统一杂散光指标的测试条件提出了建议。     

材料科学中的拉曼光谱

用拉曼光谱研究物质成功的关键在于以此为目的所使用的仪器。本工作中,我们集中于两个特别有关的课题。首先是关于拉曼光谱仪的近期发展,其次是关于用这些仪器研究半导体和表面沾污的分析。每一项专门研究都存在着感兴趣的分析要求,它们都已得到解决。本文论述两类仪器,其中每一种都能以传统的宏观方式或微观方式操作。最近已获得空间分辨约为1μm或更小。U-1000是一种扫描双单色仪,它的杂散光很弱,可在激发线附近工作,它的光谱分辨率高可研究具有很靠近的拉曼谱带的样品,它有多次扫描功能可研究低散射截面的样品或作慢速度的动力学研究。Mole拉曼微探针是一种多用途的三单色仪系统,它有二个相减的单色仪和一个色散的单色仪,装有光学显微镜并与光学多道分析仪联用,这台三单色仪系统也配有自动波长定标和计算机控制横坐标线性的软件,它使科学家们只须集中精力于所研究的问题而无须花精力对原始数据须做的修正工作。     

激光准直系统中的杂散光分析与抑制

针对不同光学系统中存在的杂散光所造成的假信号或信号饱和影响,本文结合像面照度分析和消光环抑制的方法,对准直系统进行分析,找到产生杂散光的主要原因,设计了3种不同结构的消光环以消除杂散光。仿真实验结果确定了最优形式的消光环结构,边缘杂散光抑制最大下限值为0.38%,平均抑制值5.68×10~(-4)%;以此模型为基础,进行了杂散光抑制实验。实验结果表明,带有消光环结构的准直系统可以有效抑制杂散光,保证了后续光学系统的功能实现,对其他杂散光抑制系统具有借鉴作用。     

抑制眼内杂散光提高视网膜成像质量方法研究

利用液晶空间光调制器和夏克-哈特曼探测器为核心器件搭建了一套液晶自适应光学(AO)视网膜成像系统。通过计算哈特曼光斑图和视网膜图像的调制传递函数(MTF)定量分析了眼内杂散光对视网膜成像质量的影响,结果表明哈特曼光斑图的MTF优于视网膜图像的MTF,说明眼内杂散光降低了视网膜的成像质量。根据眼内散射光偏振状态改变的特点,系统采用偏振光照明,抑制眼内散射光;利用补偿镜和位于眼前1m位置处的视标,使照明光准确聚焦在视网膜血管层上,抑制视网膜多层组织反射杂光。通过对比实验,证明以上方法在一定程度上抑制了眼内杂散光对视网膜成像质量的影响。最后对4名志愿者进行了视网膜血管自适应成像实验,均获得了清晰的眼底视网膜血管图像。     

激光喇曼分光计超低杂散光测试中有关问题的探讨

本文根据激光喇曼分光计中超低杂散光测试的若干特殊问题提出了几点考虑。为了获得10~(-12)量级以下的杂散光测试限,文章重点就本实验所用的测试光源,前置单色器,光入射方式、分段减光方法及光电检测系统等问题进行了一些讨论,并给出了相应的实验结果。     

大视场空间可见光相机的杂散光分析与抑制

空间相机用于对空间暗弱目标的探测与监视,视场外杂散光的进入会降低像面对比度,严重时甚至会导致相机无法工作。大视场光学系统对杂散光尤为敏感。针对此问题,本文以一大视场空间相机为例,分析其杂散光的来源,通过研究杂光传输机理并总结抑制措施。为满足其轻小型的指标要求,在尺寸限制下分别设计挡光环垂直光轴和倾斜的遮光罩及光阑等消杂光结构。TracePro软件仿真结果显示:倾斜挡光环遮光罩的效果更好,该结构在杂光抑制角外的的点源透过率(PST)均达到10~(-7)量级,系统至少可以满足6. 5星等目标的探测,验证本文消杂光结构方案的有效性,为后续的系统优化提供了一定的参考。     

光纤中受激拉曼散射连续谱研究

我们在实验中研究了自相位调制效应和受激四光子混频效应对受激拉曼散射光谱的影响。在较强的泵浦光和适当的入射条件下,得到九阶受激拉曼散射的级联 Stokes 连续平滑谱带,带宽3500cm~(-1),其强度可与530nm 泵浦光强相比拟。     

Al_nCl(n=2～14)团簇结构与光谱性质的密度泛函理论研究

在卡里普索(CALYPSO)结构预测方法的基础上,运用密度泛函理论(DFT)中的杂化密度泛函B3LYP,在6-311G+(d)基组水平上,对AlnCl(n=2~14)团簇进行了几何构型优化与电子性质计算。同时,讨论了AlnCl(n=2~14)团簇的平均结合能、能级间隙、二阶能量差分、解离能等性质随着团簇尺寸的演化规律以及红外、拉曼光谱的性质。研究结果表明AlnCl(n=2~14)团簇基态结构由平面结构向三维立体结构演化,形成Cl原子戴帽的Aln-1Cl团簇基态结构,Al7Cl是团簇的幻数结构,AlnCl(n=2~14)团簇的红外振动峰在高频段上只有一个较强的振动峰,而拉曼活性谱图显示,拉曼强振动峰个数较多,并且在中低频段内活性较高。     

基于神光Ⅱ的激光黑腔靶全孔径背反散射光信号

介绍了神光Ⅱ装置激光黑腔靶实验中全孔径背反系统的工作原理,分析了激光靶耦合背反系统对散射光的收集情况,发现打靶产生的散射光完全进入背反收光系统,同时,8路激光对穿打靶时全孔径背反系统中存在杂散背景光。采用场图感光纸结合滤光片的方式对杂散背景光成分进行了分析,结果表明,杂散光的成分为打靶激光倍频过程中剩余的部分二倍频和基频光。在北4路激光注入打靶时,用南4路全孔径背反系统的能量测量系统对南4路背反系统中的杂散光进行了监测,显示杂散光对背反系统SRS能量测量的影响约为15%。     

大口径DKDP晶体受激拉曼散射增益系数的测量（英文）

大口径KDP/DKDP晶体在强紫外光辐照下产生横向受激拉曼散射效应(TSRS),受激放大的拉曼散射光将导致激光能量损失甚至激光损伤,测量DKDP晶体TSRS增益系数对设置激光装置的运行区间以确保晶体的安全使用非常重要。采用高精度光谱仪探测大口径DKDP晶体(氘含量65%)在351nm激光辐照下的横向拉曼散射信号,得到了拉曼散射光的增长曲线,拟合得到的拉曼增益系数为0.109cm/GW。同时,实验结果表明晶体体损伤不影响TSRS增长行为,表明晶体体损伤对拉曼增益系数测量结果的影响可以忽略。