有效使用“渐近法”调分光仪

本文对调节分光仪时反射十字叉丝象出现的不同现象，采取针对性较强的调节步骤，提高用“渐近法”调节分光仪的效率。     

分光仪测衍射光栅常量的实验设计与数据处理

不等精密度测量在实验中是很普遍的现象,而在现行的本科基础实验教学中对此的强调是不足的.本文以分光仪测衍射光栅常量的实验为例,针对光学实验在设计与数据处理上强化不等精密度测量进行探索研究.     

基于布儒斯特定律的分光仪测量玻璃折射率实验

光学材料折射率测量的常见方法有阿贝折射仪全反射法,分光仪最小偏向角法等.本文描述了运用布儒斯特定律在分光仪上测量折射率的新实验方法,并得到相关测量数据.     

基于多功能型分光仪上的创新实验——牛顿环

根据"牛顿环"产生的条件,对多功能型分光仪进行改装、定标,在此基础上搭载牛顿环实验装置.利用该装置测量了平凸透镜的曲率半径R,并对数据进行处理与对比,其实验结果与传统实验十分接近.利用多功能型分光仪搭建牛顿环实验改变了传统实验教学模式,利于学生创新能力的培养.     

医学院校中用光栅测波长实验的教学研究

提出分光仪调整比较实际的整体步骤,给出一个较为简要的对十字像双面重合具体操作过程,同时对分光仪调整在不同情况下谱线衍射角的实测数据进行误差分析,更有利于指导学生较好的完成实验。     

线阵CCD全饱和单侧拖尾特性分析

在用532nm连续激光辐照TCD-1200D型线阵CCD的过程中,发现了光斑的全饱和单侧拖尾现象。为了分析这种现象的特性,实验测量了拖尾长度随激光功率、CCD积分时间和CCD驱动频率的关系,发现拖尾长度随着激光功率和积分时间的增加而增加,但在一定范围内与CCD驱动频率无关。通过理论计算和实验数据分析拟合发现,拖尾长度和激光功率密度和积分时间的乘积有关,并根据激光辐照下CCD器件光生电荷量的产生过程,推导出了拖尾长度与CCD势阱光生电荷量的关系,得到了拖尾长度随光生电荷量的变化曲线,为全饱和单侧拖尾现象机理分析提供了数据支持。     

分光仪调节的理论分析与思考

分光仪在光学测量中比较常用,是一种能精确测量光线各种角度的典型光学仪器。在大学物理实验中,学会调整使用分光仪是极为重要的训练内容。但是,学生往往对于每部分操作步骤所依据的原理理解并不透彻,尤其对调节望远镜光轴、载物台台面分别与仪器转轴垂直这一环节不是很清楚。针对这个问题,对分光仪调节的几个步骤进行了深入地理论分析和思考,给出了二分之一法调节望远镜光轴、载物台台面垂直于仪器转轴的详细推导过程,为学生更好的理解实验原理提供了依据,具有一定的指导作用。     

分光仪调整中干涉现象的分析与应用

描述了在分光仪调整实验中观察到的干涉条纹现象,并且当转动平行平板玻璃时,该干涉条纹有粗细疏密变化.本文从理论上分析了产生干涉条纹及干涉条纹疏密粗细变化的原因.在已知平行平板玻璃的厚度和光的波长的情况下,可应用该现象测量平行平板玻璃折射率,给出了折射率的计算方法,对结果进行了数据处理及误差分析.     

高重复频率飞秒激光对面阵CCD的干扰和破坏

 采用800 nm，100 fs的超短脉冲激光器对硅面阵CCD进行辐照实验，观测到饱和、串扰以及永久性损伤等多种可能造成成像器件失效的现象，特别是在激光能量较高时，发现CCD在成像时出现了黑白屏的现象。在飞秒激光器以1，10和1 000 Hz工作的条件下，分别测量了硅面阵CCD的饱和阈值、串扰阈值和破坏阈值。对破坏后的CCD器件进行了显微分析。在1 kHz工作的条件下进行了视场外干扰实验，观察到串扰和全屏饱和的现象。     

单CCD彩色相机激光干扰模型及外场干扰实验

开展了多波段激光(750~970 nm)对彩色CCD成像系统的外场干扰实验,测得了不同辐照条件下对外场1.3 km处彩色CCD成像系统的干扰效果;建立了彩色CCD相机的激光干扰模型,对实验结果进行了理论验证与分析。理论与实验结果表明:强激光对彩色CCD成像系统的干扰效果明显,CCD靶面出现了明显的光饱和和串扰现象,光饱和区域的形成是由激光束进入光学系统后发生衍射效应造成的;到靶激光功率密度越强,CCD靶面光饱和面积越大,激光干扰效果越好;单波段750 nm激光作用下,到靶功率密度为4.2 kW/cm²,CCD靶面的光饱和面积为0.88 mm×0.97 mm;多波段激光(750~970 nm)作用下,到靶功率密度为20.7 kW/cm²,CCD靶面发生全靶面饱和现象;仿真结果与实验结果基本一致,证明了理论模型的正确性。对远场干扰能力计算结果表明:随着干扰距离的增加,到靶功率密度减小,激光干扰效果变差。     

高分辨率光谱仪线阵CCD采集系统设计

为了满足高分辨率光谱仪高灵敏度、高分辨率、低噪声的技术要求,设计了用于微光成像系统的背照式CCD驱动电路及主控电路。线阵CCD采集系统采用Altera公司的MAX X系列FPGA作为核心控制器件,为线阵CCD提供多路驱动信号;线阵CCD探测器输出模拟信号经过信号预处理及AD采样,变换为数字信号后通过USB接口模块发送给光谱仪。通过将线阵CCD采集系统安装到高分辨率光谱仪,对汞灯谱线进行特征峰测试,光谱分辨率可以达到0.062 nm,满足高分辨率光谱仪的探测要求。     

CCD智能化光谱仪的研制

本文报道了一种新型的ＣＣＤ光谱仪的研制，包括三部分；即ＣＣＤ光探测器，光路系统，与计算机联接的控制和数据采集系统。该光谱仪的分辨率为０．０３５ｎｍ，灵敏光谱范围４００－９００ｎｍ。光谱仪操作简便，可对复杂光谱进行快速处理。已成功应用于低温等离子体的光谱诊断，获得了很好的测量结果。     

“阳”加速器Z箍缩实验用透射光栅谱仪

研制的透射光栅谱仪配备了高线密度金透射光栅作为分光元件,使用X光CCD记录时间积分光谱图像。在谱仪结构中引入了两个相互垂直的狭缝,一个用于实现光谱图像的1维空间分辨;另一个与光栅相配合后具有准直入射X光的作用,用来提高谱仪的分辨力。使用该谱仪对"阳"加速器Z箍缩实验的X光辐射进行了测量。当使用铝丝阵作为负载时,测得了铝的K壳层辐射和类锂离子的线谱辐射,并且通过将光谱图像与X光针孔相机的测量结果相比较,观察到了"热点"区域放出的较强的K壳层辐射。     

微型光谱仪光学结构研究

光谱仪是光谱学和光谱技术中最基本的分析仪器之一，仪器的小型化对于扩展仪器使用范围有很大的帮助。设计一种微型可见光CCD摄像光谱仪的光学结构，通过理论计算，选用合适的光纤、平面定向光栅和凹面反射镜，并将它们合理组合，采用聚焦反射和分光的方法，将待测光进行色散，直接投射到CCD接收器件的表面。最后对设计的仪器性能进行了分析。结果表明：仪器的光学结构大大简化，整体尺寸减小，且精度有一定程度的提高。     

CCD光谱仪的波长定标和滤光片的透过率测定实验

介绍CCD光谱仪定标以及用CCD光谱仪测定滤光片透过率的方法，实验过程中需要了解CCD光栅光谱仪的结构以及最小二乘法拟合的知识。     

基于极值统计的拉曼光谱信噪比评估方法与应用

随着近年来便携式光谱仪技术的迅速发展，CCD光谱仪相对于传统光谱仪在光谱收集方式上发生了很多变化：（1）采集到的光谱对信号进行叠加积分，传统信噪比评估方法无法通过单次检测获得探测器波动；（2）对于谱图噪声（谱线随机波动），由探测器响应随机波动和扫描重复误差转变为CCD探测器像素响应差异、探测器随机噪声和与光学系统分辨力有关的模式噪声。噪声类型发生改变，导致原有的光谱质量评价方法适用性变差，基于实测光谱提出更具适应性的光谱质量评价方法具有很强的现实意义。根据拉曼光谱仪检测器的变化，对采集光谱信号的成分进行分析，在该分析的基础上提出了CCD光谱仪的噪声模型假设，根据该假设使用不同的信号极值点频率对不同的噪声进行像素分离，并对噪声频率模式进行了数值模拟，模拟结果与假设相符；在此基础上提出并实验验证了通过谱线极值间距评估谱线噪声的拉曼光谱信噪比评估方法，该方法包括以下两个步骤：（1）通过采集多次实测光谱进行叠加，叠加过程中对对应不同频次的光谱极值点数量进行统计，得到统计结果后基于文中规律分离光谱仪中的环境噪声和暗噪声；（2）应用上述分离结果，对实测光谱中对应暗噪声的谱线极值点作统计平均，再将该值应用于文中公式，计算得到信噪比。该方法在进行了步骤（1）的前期准备后，可以通过单张谱图评估CCD拉曼光谱仪的随机噪声，并用于评估光谱的信噪比。基于光学构架相同、CCD探测器不同的三个拉曼光谱系统进行实验，采用该方法通过设定信噪比阈值对谱图质量进行控制，获得了一致的光谱曲线；基于该方法对同步叠加平均法进行信噪比拟合，拟合优度达到98%。该方法可用于拉曼光谱仪的性能评估和获取拉曼光谱谱图的质量实时控制。理论和实验表明：对于基于CCD探测器的拉曼光谱仪器，当确定样品和特征峰时，可以基于此方法获得信噪比。该方法还可用于比对不同配置的拉曼光谱设备，以及作为控制谱图质量一致性的标准，并对基于拉曼光谱技术的智能鉴别系统的开发具有指导意义。     

高谱分辨X光能谱诊断技术

 采用国内首次研制出的2 000线/mm的自支撑透射光栅配上背照射软X光CCD(charge coupled device)组成了高谱分辨透射光栅谱仪。通过实验标定和理论模型计算相结合得到了高线对透射光栅的绝对衍射效率；同时建立了透射光栅谱仪测谱解谱方法，编制了相应的解谱程序。在“神光”激光装置上利用该谱仪通过激光打靶实验获得了金腔靶注入口发射的X光能谱定量实验结果，实验结果表明，该谱仪测谱范围在高能区达到6 000eV,谱分辨达到0.1nm，能够清晰地分辨金等离子体M带三峰分布X光谱结构。     

干涉成像光谱仪CCD象元响应非均匀性校正研究

在阐述一般成像系统中CCD象元响应非均匀性校正的原理与算法的基础上,通过对星载可见光干涉成像光谱仪CCD象元响应非均匀性校正的相对辐射定标原理及所获定标数据的深入分析,研究出了一种适于对可见光及红外干涉成像光谱仪系统CCD象元响应非均匀性进行校正的方法,有效解决了干涉成像光谱仪系统探测器阵列非均匀性校正这一工程技术难题.     

新型偏振干涉成像光谱仪噪声分析与评价

简要论述了自行设计、研制的新型偏振干涉成像光谱仪的基本原理;对该新型偏振干涉成像光谱仪的噪声进行了全面分析;给出了与系统通量相关的总噪声理论表达式;提出了结合成像光谱仪系统、CCD图像传感器与光谱图像提取噪声的分析方法;辅以信噪比的评价,得知成像光谱仪系统通量虽然对噪声具有巨大贡献,但不会影响系统信噪比;为成像光谱仪信噪比的准确计算与降噪方法的有效采用提供了新的理论指导.     

探月光学

介绍了我国首次绕月探测嫦娥一号卫星的主载荷CCD立体相机与干涉成像光谱仪的原理、设计思想、技术措施与特色、设计结果以及在轨图像质量评估与检测. CCD立体相机采用一个广角物镜加一块面阵CCD的独特技术方案,从而使立体相机具有结构紧凑、小型轻量、配准精度高、航天环境适应性强等优点. 4种曝光时间与4种电子学增益共16组合,可以实现同轨不同纬度的曝光量调整. 干涉成像光谱仪采用了大比尺缩小的图像传递、2×2像元合并、矩形孔径光阑、2种曝光时间与3种电子学增益共6种组合的在轨曝光量调整等技术措施. 在轨运行表明,各项技术措施有效,达到了预期目标.