中阶梯光栅光谱仪快速设计与谱图分析的数学模型 被引量：20

1

作者 陈少杰 巴音贺希格 +4 位作者 潘明忠 朱继伟 宋莹 齐向东 唐玉国 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期271-277,共7页

由于中阶梯光栅光谱仪采用交叉色散的结构，在像面上呈现二维重叠光谱，光谱信息难以直接获取，所以使得光学系统设计与光谱信息处理较为繁琐。建立了一种基于边界限制的中阶梯光栅光谱仪快速设计与二维谱图的分析算法。讨论了中阶梯光... 由于中阶梯光栅光谱仪采用交叉色散的结构，在像面上呈现二维重叠光谱，光谱信息难以直接获取，所以使得光学系统设计与光谱信息处理较为繁琐。建立了一种基于边界限制的中阶梯光栅光谱仪快速设计与二维谱图的分析算法。讨论了中阶梯光栅光谱仪各性能参数的相互制约关系，建立了系统指标、结构参数与二维谱图的计算模型。该算法能够根据给定的系统指标快速计算出系统参数，根据系统参数构建二维谱图模型，并根据谱图模型评估结果对参数进行修正，提供中阶梯光栅光谱仪的快速设计与谱图分析方法。利用该数学模型设计了一台波段范围为200～900nm，在200nm处的分辨率为25000的中阶梯光栅光谱仪，经初步测试，仪器满足系统指标要求。 展开更多

关键词 光学设计 中阶梯光栅光谱仪 光谱标定 交叉色散

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中阶梯光栅的应用研究进展 被引量：19

2

作者 谢品 倪争技 +2 位作者 黄元申 张大伟 张永康 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期4-6,共3页

简述了中阶梯光栅的原理和优点,分别介绍了中阶梯光栅在光谱仪、天文望远镜和波分复用器中的应用原理,以及这些仪器在现代化工业、宇宙大气探测方向和光通信传输领域的广泛应用,并指出了中阶梯光栅在这些方面的应用优势和良好的发展前景。

关键词 中阶梯光栅 光谱仪 天文望远镜 波分复用器

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一种小型中阶梯光栅光谱仪的光学设计 被引量：16

3

作者 冯帆 段发阶 +2 位作者 伯恩 吕昌荣 梁春疆 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期20-25,共6页

随着信息时代光谱分析技术的飞速发展，光谱仪器的高精度、低干扰、体积小型化等性能优势使其成为各领域各行业的优选信息获取手段。本文以光学设计的基本原理为指导、中阶梯光栅为核心、宽波长范围和高分辨力为设计目标，设计了一种基... 随着信息时代光谱分析技术的飞速发展，光谱仪器的高精度、低干扰、体积小型化等性能优势使其成为各领域各行业的优选信息获取手段。本文以光学设计的基本原理为指导、中阶梯光栅为核心、宽波长范围和高分辨力为设计目标，设计了一种基于切尼尔-特纳型光路结构的小型中阶梯光栅光谱仪系统。通过理论分析和计算，确定了系统的结构参数，并使用Zemax软件进行光学仿真。结果表明，该系统在200～800 nm的波段上理论分辨力优于0.1 nm。 展开更多

关键词 光谱分析 中阶梯光栅光谱仪 中阶梯光栅 切尼尔-特纳结构

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中阶梯光栅光谱仪信号光斑位置的质心提取算法 被引量：10

4

作者 何淼 唐玉国 +2 位作者 陈少杰 巴音贺希格 崔继承 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期849-853,共5页

中阶梯光栅光谱仪二维谱图中,信号光斑位置的提取精度直接影响光谱分析精度,是中阶梯光栅光谱仪研制中的关键问题之一。为保证中阶梯光栅光谱仪的高分辨率特征(其分辨率一般为几千以上,本仪器光谱分辨率为15 000),信号光斑的位置提取误... 中阶梯光栅光谱仪二维谱图中,信号光斑位置的提取精度直接影响光谱分析精度,是中阶梯光栅光谱仪研制中的关键问题之一。为保证中阶梯光栅光谱仪的高分辨率特征(其分辨率一般为几千以上,本仪器光谱分辨率为15 000),信号光斑的位置提取误差应小于0.03mm(小于2个像素)。在分析中阶梯光栅光谱仪谱图特征的基础上,提出了一种基于质心法的信号光斑位置提取算法,即通过搜索信号光斑探测窗口进行光斑判读以及信号光斑质心计算,实现了信号光斑位置的精确读取。实验结果表明,采用该算法可以有效地去除噪声光斑的干扰,实现信号光斑位置的快速精确读取,位置提取误差小于2个像素,波长误差小于0.02nm,满足本仪器要求。 展开更多

关键词 中阶梯光栅光谱仪 二维光谱 质心计算 交叉色散

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中阶梯光栅光谱仪CCD相机的设计 被引量：9

5

作者 潘明忠 刘玉娟 +2 位作者 陈少杰 宋楠 崔继承 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1725-1731,共7页

为了高精度采集中阶梯光栅光谱仪的谱图,设计了一种适用于中阶梯光栅光谱仪原理样机的高性能面阵CCD相机。首先,根据中阶梯光栅光谱仪的谱图特点和CCD芯片的特性,设计了面阵CCD相机的时序产生电路、驱动电路及数据采集处理电路,实现了面... 为了高精度采集中阶梯光栅光谱仪的谱图,设计了一种适用于中阶梯光栅光谱仪原理样机的高性能面阵CCD相机。首先,根据中阶梯光栅光谱仪的谱图特点和CCD芯片的特性,设计了面阵CCD相机的时序产生电路、驱动电路及数据采集处理电路,实现了面阵CCD相机的低噪声、高灵敏度以及高动态范围。然后,利用LabVIEW编写了CCD相机测试软件。最后,利用设计的面阵CCD相机对汞灯谱线进行了测试。结果表明:面阵CCD相机获取的二维谱图图像清晰、信噪比较高;经二维谱图还原后,可以得到标准的汞灯谱线。该相机性能稳定、可靠,满足中阶梯光栅光谱仪原理样机的研制要求。 展开更多

关键词 中阶梯光栅光谱仪 二维谱图 面阵CCD相机 时序

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中阶梯光栅分光光路的设计 被引量：7

6

作者 刘海涛 黄元申 +1 位作者 李柏承 倪争技 《光学仪器》 2013年第3期46-50,共5页

为了实现更宽波段范围内的全谱直读并获得较高的分辨率,对中阶梯光栅光谱仪的分光系统进行了研究。简述了中阶梯光栅与中阶梯光栅光谱仪的基本原理,分析了中阶梯光谱仪和普通光谱仪的区别,详细论述了一种利用中阶梯光栅作为主要分光元件... 为了实现更宽波段范围内的全谱直读并获得较高的分辨率,对中阶梯光栅光谱仪的分光系统进行了研究。简述了中阶梯光栅与中阶梯光栅光谱仪的基本原理,分析了中阶梯光谱仪和普通光谱仪的区别,详细论述了一种利用中阶梯光栅作为主要分光元件,棱镜作为交叉色散原件的中阶梯光栅分光光路的设计方法,并最终在探测面上得到了可探测分析的二维谱图。通过对设计过程的详细论述,可以为今后从事中阶梯光栅光谱仪光学设计的研究者提供参考。 展开更多

关键词 中阶梯光栅 光谱仪 二维光谱 交叉色散

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高分辨率中阶梯光栅光谱仪精确装调与标定 被引量：7

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作者 陈少杰 崔继承 +2 位作者 刘玉娟 巴音贺希格 唐玉国 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期2280-2285,共6页

中阶梯光栅光谱仪是一种高分辨率、高精度新型光谱仪器,其分辨率可达到几万至几十万,结构参数的微小偏差严重影响着其分辨率和波长标定精度,所以精确的装调方法是保证中阶梯光栅光谱仪性能指标的重要环节之一。针对中阶梯光栅光谱仪的... 中阶梯光栅光谱仪是一种高分辨率、高精度新型光谱仪器,其分辨率可达到几万至几十万,结构参数的微小偏差严重影响着其分辨率和波长标定精度,所以精确的装调方法是保证中阶梯光栅光谱仪性能指标的重要环节之一。针对中阶梯光栅光谱仪的结构特点,对中阶梯光栅光谱仪精确装调方法进行了研究。该方法简便、快捷,适用于小体积、封闭式结构设计的中阶梯光栅光谱仪。通过该方法的装调,使中阶梯光栅光谱仪工作状态与设计结果一致。给出了最终波长标定结果,其波长标定误差小于0.002nm,满足系统性能要求。 展开更多

关键词 中阶梯光栅光谱仪 中阶梯光栅 离轴抛物镜 波长标定

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用于激光诱导等离子体光谱分析的便携式中阶梯光栅光谱仪设计(英文) 被引量：6

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作者 陈少杰 齐向东 +2 位作者 巴音贺希格 唐玉国 曹海霞 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期672-677,共6页

激光诱导等离子体光谱分析技术是一种非接触式实时检测技术,它已成为一种新兴的物质成分与浓度分析手段,并在工业生产等领域有着重要应用。为了使激光诱导等离子体光谱分析技术在极短的时间内同时获得全面的光谱信息,本文设计了一款波... 激光诱导等离子体光谱分析技术是一种非接触式实时检测技术,它已成为一种新兴的物质成分与浓度分析手段,并在工业生产等领域有着重要应用。为了使激光诱导等离子体光谱分析技术在极短的时间内同时获得全面的光谱信息,本文设计了一款波段范围为180～400 nm的轻小型中阶梯光栅光谱仪。通过分析其光学性能,确定了系统的结构参数,并对像差进行了分析校正。对汞灯特征光谱进行了测试标定,仪器光谱分辨率在253.652 nm处可达0.036 8 nm,满足激光诱导光谱分析技术对仪器光学性能的需求。 展开更多

关键词 激光诱导等离子体光谱分析 LIBS 中阶梯光栅光谱仪 中阶梯光栅

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基于谱图还原的中阶梯光栅光谱仪有效波长提取算法 被引量：5

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作者 尹禄 巴音贺希格 +3 位作者 崔继承 杨晋 朱继伟 姚雪峰 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期850-855,共6页

中阶梯光栅光谱仪具有高色散、高分辨率、宽波段、全谱瞬态直读等诸多优点,是先进光谱仪器的代表之一。在中阶梯光栅光谱仪民用化、商品化的发展趋势之下,其二维谱图图像处理的地位越来越重要。目前,国内一般先利用质心提取算法计算光... 中阶梯光栅光谱仪具有高色散、高分辨率、宽波段、全谱瞬态直读等诸多优点,是先进光谱仪器的代表之一。在中阶梯光栅光谱仪民用化、商品化的发展趋势之下,其二维谱图图像处理的地位越来越重要。目前,国内一般先利用质心提取算法计算光斑质心再结合谱图还原算法计算有效波长,但这种方法难以达到较为理想的要求。为了提升运算速度、波长提取精度以及成像误差补偿能力,提出了基于谱图还原的有效波长提取算法。利用谱图还原算法,将探测器拍摄的二维谱图转换为一维图,通过改进的直方图双峰法选取阈值对一维图降噪,实现了二维谱图中全部有效(x,y)点对应波长的一次性提取。先将二维谱图转换为一维图进行图像处理,使算法在提升运算速度的基础上提取精度也得到了改善,还可以对一定范围内的成像误差进行补偿。采用标准汞灯作为待测光源开展了中阶梯光栅光谱仪成像实验,并使用该算法进行数据处理。实验结果表明,不仅能够自动补偿光谱仪0.05μm(两个像元)以内的成像偏差,而且能在精确提取有效波长的基础上大幅提升运算速度,波长误差小于0.02 nm,满足中阶梯光栅光谱仪图像处理的要求。 展开更多

关键词 中阶梯光栅光谱仪 谱图还原 有效波长提取 阈值去噪

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小型高分辨率中阶梯光栅光谱仪光学设计 被引量：4

10

作者 李洋 段发阶 +1 位作者 傅骁 黄婷婷 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1139-1144,共6页

为了克服传统光栅光谱仪小体积与高分辨率无法共存的缺点,提出一种以中阶梯光栅为核心色散元件、反射棱镜为辅助色散元件的光谱仪光学设计方法。具体分析了中阶梯光栅的基本原理,从光路设计和元件参数设计两方面进行仪器光学设计,最后... 为了克服传统光栅光谱仪小体积与高分辨率无法共存的缺点,提出一种以中阶梯光栅为核心色散元件、反射棱镜为辅助色散元件的光谱仪光学设计方法。具体分析了中阶梯光栅的基本原理,从光路设计和元件参数设计两方面进行仪器光学设计,最后设计了一个焦距为150 mm、光谱范围为200 nm^600 nm、理论光谱分辨能力为0.1 nm的中阶梯光栅光谱仪,仿真和实验表明,设计的光谱仪在Hg灯253.652 nm处光谱分辨能力为0.023 9 nm,在Hg灯546.074 nm处光谱分辨能力为0.061nm,满足设计指标要求。 展开更多

关键词 光谱仪器 中阶梯光栅光谱仪 光学设计 高分辨率

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阶梯光栅光谱响应校准方法研究 被引量：2

11

作者 朱存光 亓洪兴 +1 位作者 张骏 舒嵘 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1095-1099,共5页

阐述了阶梯光栅光谱仪的工作原理和成像特征,分析了阶梯光栅光谱仪存在特殊光栅响应的原因以及给定量探测带来的影响。在此基础上,有针对性地提出一种基于标准灯的光栅响应的校准方法,校准后可以给出不同波长信号强度的真实分布关系,给... 阐述了阶梯光栅光谱仪的工作原理和成像特征,分析了阶梯光栅光谱仪存在特殊光栅响应的原因以及给定量探测带来的影响。在此基础上,有针对性地提出一种基于标准灯的光栅响应的校准方法,校准后可以给出不同波长信号强度的真实分布关系,给光谱定量分析提供了现实依据。 展开更多

关键词 阶梯光栅光谱仪 光栅响应 标准灯 定量分析

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太阳光栅光谱仪方案设计 被引量：1

12

作者 张洋 杨增鹏 +8 位作者 孟祥月 屈中权 杨乾 吕宪魁 罗艳琳 方玉萍 杜德伟 冯洁 杨卫平 《光学仪器》 2017年第2期81-88,共8页

简述了光谱仪的原理、阶梯光栅的基本原理和光栅光谱仪的特性参数。针对目前国内正在研制的光纤阵列太阳光学望远镜,提供了一种太阳光栅光谱仪结构的设计方案。根据太阳光栅光谱仪接收整个太阳光谱的要求,该方案采用了双狭缝设计。根据... 简述了光谱仪的原理、阶梯光栅的基本原理和光栅光谱仪的特性参数。针对目前国内正在研制的光纤阵列太阳光学望远镜,提供了一种太阳光栅光谱仪结构的设计方案。根据太阳光栅光谱仪接收整个太阳光谱的要求,该方案采用了双狭缝设计。根据太阳光栅光谱仪尺寸大、分辨率高、色散大的特点,该设计方案采用了白瞳设计,并对结构中各个元件的选择进行简要阐述。光谱仪采用光纤接入,光栅工作在准Littrow角条件下,以获得高衍射效率,同时辅以棱镜增大横向色散,分开重叠的光谱级次。整个系统结构简单紧凑,可以有效地缩小光谱仪尺寸。 展开更多

关键词 光栅光谱仪 分辨率 双狭缝 白瞳设计

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近太阳17颗年轻恒星锂丰度:丽江1.8m望远镜高色散光谱观测

13

作者 邢丽峰 常亮 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期3900-3903,共4页

应用中国科学院云南天文台丽江天文观测站1.8m望远镜及其折轴光谱仪,对18颗近太阳样本恒星进行了高色散光谱观测,获得这些恒星高质量的高色散光谱。表明原中国科学院国家天文台兴隆观测站2.16m折轴光谱仪搬迁、改造获得成功,达到并超过... 应用中国科学院云南天文台丽江天文观测站1.8m望远镜及其折轴光谱仪,对18颗近太阳样本恒星进行了高色散光谱观测,获得这些恒星高质量的高色散光谱。表明原中国科学院国家天文台兴隆观测站2.16m折轴光谱仪搬迁、改造获得成功,达到并超过了预期的效果。以丽江天文观测站1.8m望远镜及其折轴光谱仪观测获得的高质量的高色散光谱为基础,应用高斯拟合方法测量了样本中17颗年轻类太阳恒星锂吸收线的等值宽度,并计算了锂元素丰度。应用Hall给出的经验公式,计算了这些年轻恒星的CaⅡΗ和Κ(λ=395.0nm)辐射强度。讨论了锂元素丰度和表明恒星色球活动的Ca H和K线辐射强度之间的关系。发现锂元素丰度值高的年轻恒星,其Ca H和K线辐射更强。考虑到恒星自转速度随恒星年龄的变化,小质量主序前恒星随着恒星年龄的增加,自转明显的加快;主序恒星随着恒星年龄的增加,自转逐渐变慢。我们的结果支持恒星自转越快,其活动性也就越强,以及色球活动较强的恒星具有高的锂元素丰度值。 展开更多

关键词 折轴光谱仪 高色散光谱 色球活动 元素丰度

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用于恒星视向速度测量的阶梯光栅分光仪

14

作者 王希和 潘玉 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1993年第6期99-102,48,共5页

介绍一台由阶梯光栅分光仪为核心的恒星基本参量测量仪的光学系统及其初步测量结果。

关键词 恒星 视向速度 阶梯 光栅分光仪

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8～10m级光学/红外望远镜的高分辨率光谱仪 被引量：7

15

作者 朱永田 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2001年第3期336-345,共10页

介绍并比较Ｋｅｃｋ、Ｓｕｂａｒｕ、ＶＬＴ、ＨＥＴ及Ｇｅｍｉｎｉ中的５架８～１０ｍ天文望远镜的高分辨率光谱仪，分析这些仪器与２～４ｍ级望远镜的阶梯光栅光谱仪或Ｃｏｕｄｅ光谱仪相比所采用的新设计思想和新技术。

关键词 光学望远镜 分辨率 阶梯光栅 光谱仪器 红外望远镜

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