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基于虚像相位阵列的光谱检测中角色散均匀性的研究
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作者 纪文杰 谭中伟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1827-1834,共8页
随着光谱学的不断发展,光谱检测作为一种快速无损的检测手段逐渐被应用于越来越多的领域中。而随着对信息精度要求的不断提高,如何得到高分辨率和低波长误差的光谱信息,是设计光谱检测系统时必须解决的问题。传统的色散元件如衍射光栅,... 随着光谱学的不断发展,光谱检测作为一种快速无损的检测手段逐渐被应用于越来越多的领域中。而随着对信息精度要求的不断提高,如何得到高分辨率和低波长误差的光谱信息,是设计光谱检测系统时必须解决的问题。传统的色散元件如衍射光栅,虽然有较大的波长响应范围,但是通常只能提供nm量级的分辨率而无法满足当下的高光谱分辨率的要求。虚像相位阵列(VIPA)具有大角度色散特性,可以有效提高系统的光谱分辨率,因而近年来不断被用于精细光谱检测的研究。但其波长和色散角度对应关系存在非线性,而且同一波长易产生多个衍射级次的光斑,从而造成额外的光能损失。因此,本文主要基于VIPA的交叉色散光路就如何降低VIPA色散的非均匀性的问题进行了理论分析和实验验证。首先基于傍轴理论的色散定律展开理论分析探讨了入射光腰尺寸、入射角度等参数对于VIPA色散的非线性程度和衍射级次数量的影响。然后通过进行仿真记录了宽光谱光源在不同VIPA倾斜角度条件下各波长衍射级次的数量,以及各波长对应的光斑质心的坐标值。计算各情况下的质心坐标与拟合曲线之间的距离均差,比较了不同角度条件下线性度的好坏。最后根据理论分析和仿真实验的结果进行实验。实验中记录了VIPA的交叉色散光路在不同的VIPA倾斜条件下出现的衍射级次数量,并利用一个波长可变的激光器得到了不同波长的光源在VIPA倾斜2°的实验条件下各衍射级次光斑的质心坐标。同样通过计算不同衍射级次光斑的质心与拟合曲线之间的距离均差分析不同衍射级次的线性度好坏。实验证明通过控制入射光束参数,可以一定程度上降低VIPA色散的非均匀性。VIPA倾斜角度越大且越靠近探测器中央位置的衍射级次线性度越好。 展开更多
关键词 虚像相位阵列 光谱检测 线性度 衍射级次
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基于虚像相位阵列共焦布里渊光谱技术的弹性模量测量 被引量：1
2
作者 徐孟 牛海莎 +1 位作者 祝连庆 宁莹 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期216-223,共8页
生物组织和材料的弹性模量是决定其力学性能的关键因素,对生物医学和材料监测等领域至关重要。提出了一种基于虚像相位阵列的弹性模量测量方法,虚像相位阵列与共聚焦显微系统相结合,能够快速获得生物组织和材料的布里渊光谱频移,从而计... 生物组织和材料的弹性模量是决定其力学性能的关键因素,对生物医学和材料监测等领域至关重要。提出了一种基于虚像相位阵列的弹性模量测量方法,虚像相位阵列与共聚焦显微系统相结合,能够快速获得生物组织和材料的布里渊光谱频移,从而计算得到其弹性模量。首先,理论上分析了材料的弹性模量和布里渊光谱频移之间的关系;然后,介绍了虚像相位阵列的原理及系统的各组成部分;最后,对样品材料进行光谱测试,分别测得了聚乙烯、二氧化硅玻璃和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的光谱,求得纵向弹性模量M分别为7.23 GPa、83.4 GPa和8.92 GPa,并且测得了PMMA的布里渊光谱图像。结果表明:虚像相位阵列与衍射光栅级联使用,能够改善标准具的级次重叠现象,提高布里渊光谱的分辨率和采集速率,该系统设计的激光和背向散色光抑制模块,显著提高了布里渊信号的对比度,在材料特性、结构监测和生物医学等方面具有重要意义。 展开更多
关键词 弹性模量 虚像相位阵列 共焦布里渊 光谱频移
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基于SLD的谱域OCT测距系统设计与实现
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作者 李晓静 赵爽 +3 位作者 杨强 周哲海 李金鹿 刘芳玲 《激光杂志》 CAS 北大核心 2022年第12期25-30,共6页
谱域光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)系统的成像深度受光谱仪的光谱分辨率限制。传统谱域OCT系统的光谱仪仅使用光栅作为色散器件,所能实现的最大成像深度只有几个毫米,无法测量有较大轴向深度的样品。使用虚像相... 谱域光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)系统的成像深度受光谱仪的光谱分辨率限制。传统谱域OCT系统的光谱仪仅使用光栅作为色散器件,所能实现的最大成像深度只有几个毫米,无法测量有较大轴向深度的样品。使用虚像相位阵列(Vitual Image Phased Array,VIPA)与光栅两个色散元件,结合VIPA的大角度色散与光栅的宽光谱范围,搭建了正交色散光谱仪。结合相应的光学器件设计了OCT测距系统并进行测距实验,实验结果证明该系统成像深度不小于22.5 mm,且能够实现5.23 pm的超高分辨率。 展开更多
关键词 谱域OCT 虚像相位阵列 光谱仪 ZEMAX
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基于单光子探测器阵列的光谱测量系统
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作者 林海伟 樊昕昱 何祖源 《光通信技术》 2022年第5期59-63,共5页
针对目前商用光谱仪无法在极微弱光测量环境下实现光谱探测的问题,提出一种基于单光子探测器阵列的光谱测量系统,利用单光子探测器在极微弱光环境下的探测能力,将虚像相位阵列(VIPA)和反射式衍射光栅构成的二维色散结构与单光子探测器... 针对目前商用光谱仪无法在极微弱光测量环境下实现光谱探测的问题,提出一种基于单光子探测器阵列的光谱测量系统,利用单光子探测器在极微弱光环境下的探测能力,将虚像相位阵列(VIPA)和反射式衍射光栅构成的二维色散结构与单光子探测器阵列相结合,并通过实验测试得出系统的二维分光效果、相对光谱透射比曲线以及单光子探测性能。实验结果表明:该系统不仅灵敏度高,还实现了0.006 nm的波长分辨率;与目前普遍采用的基于时间相关单光子计数的光谱测量系统相比,该系统具有更优的波长分辨率和更大的测量带宽。 展开更多
关键词 单光子计数器 虚像相位阵列 二维光谱 淬灭电路 相对光谱透射比
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