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技術文章
阿達瑪光譜儀特點
2012-11-28
目前本課題完成了阿達瑪光譜儀的樣機,經初步調試和檢測基本得到了預期的設計效果,但也發現目前設計中的一些問題,在本課題的后續工作中,阿達瑪光譜儀的改進需要在大量裝配和調試的基礎上發現問題。
阿達瑪光譜儀滿足了在不降低光通量的前提下提高分辨率的要求,適合微弱信號的測量,克服了大多數光柵光譜儀的缺陷,達到了雙增益的效果。為本課題組高性能光譜儀的研究提供技術積累,進一步加強MEMS技術在高端光譜分析中的應用。主要完成以下幾個方而的研究工作:
1.探討了阿達瑪變換的多通道探測原理,并分析了阿達瑪變換編碼數學模型。根據微小型光譜儀的特點,采用艾伯特-法斯梯系統作為阿達瑪光譜儀的光學系統。在此基礎上完成了阿達瑪光譜儀的機械結構設計,設計的支架結構緊湊、體積小,支架與光學系統形成一體,實現了阿達瑪光譜儀全固態構想。
2.討論了各光學元件對*終成像的影響,創建“全儀器函數”。通過衍射光學理論分析了光線在光譜儀中的傳遞過程,根據各光學元件的光學特性給出了各模式的傳播常數,計算出了光路走向,提出了一種計算光譜儀特性的算法??梢躍返孛枋齔霰徊馕鍰逶誚蠱矯嬪系墓餛壯煞?。
3.進行了阿達瑪入射狹縫循環S型、S型編碼設計;采用二維入射阿達瑪狹縫模板代替光譜儀入射狹縫。分析了使用基于MEMS技術的二維微硅片狹縫陣列的優勢。利用MEMS可以在一塊掩膜板上制作出多通道陣列,實現多狹縫的固態化。實現了儀器的快速性、穩定性、耐用性,使儀器具有高光通量、高信噪比、高牢固性的特點。
4.分析了光源經過光譜儀的入射狹縫后的衍射現象,通過構造入射狹縫的孔徑函數及衍射光柵的反射函數,經計算得到了入射狹縫衍射后的光強分布函數,推導出入射狹縫結構參數與光通量的關系。利用Matlab實現了對阿達瑪狹確量化,為多狹縫光譜儀的設計和制造提供更完善的依據。
本文主要具有創新性的工作如下:
1.提出采用二維微硅片狹縫陣列的全固態阿達瑪光譜儀的設計思想。通過MEMS工藝在硅或其他的基底上刻蝕或腐蝕出阿達瑪微硅片狹縫陣列,具有精度高、體積小、透光性好、光譜范圍大(紫外、可見、紅外)的特點。而入射狹縫
是實現阿達瑪光譜變換的關鍵性部件,也是阿達瑪光譜儀微小型化的關鍵部件。
2.建立了阿達瑪光譜儀入射狹縫結構的光強分布函數,根據數學表達式編寫Matlab程序,形成了入射狹縫結構的衍射計算機仿真模型和數據處理軟件。實驗表明該仿真系統結構合理、完善,仿真結果與實際情況基本一致。

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