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高分辨率近红外成像光谱仪光学系统

申远 于磊 陈素娟 沈威 陈结祥 薛辉

申远, 于磊, 陈素娟, 沈威, 陈结祥, 薛辉. 高分辨率近红外成像光谱仪光学系统[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(8): 814005-0814005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0814005
引用本文: 申远, 于磊, 陈素娟, 沈威, 陈结祥, 薛辉. 高分辨率近红外成像光谱仪光学系统[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(8): 814005-0814005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0814005
Shen Yuan, Yu Lei, Chen Sujuan, Shen Wei, Chen Jiexiang, Xue Hui. Optical system of imaging spectrometer in NIR waveband with high resolution[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(8): 814005-0814005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0814005
Citation: Shen Yuan, Yu Lei, Chen Sujuan, Shen Wei, Chen Jiexiang, Xue Hui. Optical system of imaging spectrometer in NIR waveband with high resolution[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(8): 814005-0814005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0814005

高分辨率近红外成像光谱仪光学系统

doi: 10.3788/IRLA201948.0814005
基金项目: 

国家自然科学基金(41504143);中国科学院科研装备研制项目(YJKYYQ20170048);中国科学院青年创新促进会资助(2016203);安徽省自然科学研究重点项目(KJ2018A0487);安徽省科技重大专项计划(18030901033);安徽省自然科学基金(1908085ME135)

详细信息
    作者简介:

    申远(1986-),男,副教授,博士,主要从事光机电一体化方面的研究。Email:shenguan@ustc.edu.cn

  • 中图分类号: O433.1;TH744.1

Optical system of imaging spectrometer in NIR waveband with high resolution

  • 摘要: 研究了一种在近红外波段具备良好成像能力的双凹面光栅成像光谱仪系统。对这种串联光栅系统中存在的主要像差像散和彗差进行了分析,并计算获得了该系统的最优成像条件:两个光栅和柱面透镜的最优摆放位置。这种改进型的Wadsworth系统可以在全波段近似消除彗差和像散,具备良好的光学成像质量,并仅通过刻线密度较低的光栅即可实现高光谱分辨率。设计了一个工作于780~1 100 nm波段的成像光谱仪系统,其光谱采样达到0.92 nm/pixel,全视场调制传递函数在17 lp/mm的奈奎斯特频率下高于0.45,系统像差得到充分校正,且加工和装调公差比较宽松。研究结果分析证明了设计理论的正确性。
  • [1] Zhang B. Hyperspectral remote sensing of vegetation growing condition and regional environment[C]//Workshop on Hyperspectral Image Signal Processing:Evolution in Remote Sensing IEEE, 2010.
    [2] Whiting M L, Ustin S L, Zarco-Tejada P, et al. Hyperspectral mapping of crop and soils for precision agriculture[C]//SPIE, 2006, 6298:681289.
    [3] Robert P C. Precision agriculture:New developments and needs in remote sensing and technologies[C]//SPIE, 2003, 5153:85-94.
    [4] Myers V I, Allen W A. Electrooptical remote sensing methods as nondestructive testing and measuring techniques in agriculture[J]. Appl Opt, 1968, 7(9):1819-1838.
    [5] Saito Y, Kobayashi K. Proposal of optical farming:development of several optical sensing instruments for agriculture use[C]//SPIE, 2013, 8881:888109.
    [6] Blanco X P, Orille C M, Couce B, et al. Analytical design of an Offner imaging spectrometer[J]. Opt Express, 2006, 14(20):9156-9168.
    [7] Mouroulis P, Green R O, Wilson D W. Optical design of a coastal ocean imaging spectrometer[J] Opt Express, 2008, 16(12):9087-9096.
    [8] Luo Gangyin, Wang Bidou, Chen Yuqi, et al. Design of athermal mid-infrared imaging spectrometer based on Offner scheme[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(11):1101001. (in Chinese)罗刚银, 王弼陡, 陈玉琦, 等. Offner型消热差中波红外成像光谱仪设计[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(11):1101001.
    [9] Sun Jiayin, Li Chun, Liu Ying, et al. Comparison of longwave infrared imaging spectrometers with concentric under different grating constants[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(7):0720002. (in Chinese)孙佳音, 李淳, 刘英,等. 不同光栅常数下同心长波红外成像光谱仪对比[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(7):0720002.
    [10] Yu Lei, Chen Jiexiang, Xue Hui, et al. Hyper-spectral imaging sensor in UV-VIS-NIR region in air for coastal ocean observation[J]. Optics and Precision Engineering, 2018, 26(10):2363-2370. (in Chinese)于磊, 陈结祥, 薛辉, 等. 用于沿海水色探测的机载紫外-可见-近红外高光谱成像仪[J]. 光学精密工程, 2018, 26(10):2363-2370.
    [11] Bartoe J D F, Brueckner G E. New stigmatic, coma-free, concave-grating spectrograph[J]. J Opt Soc Am, 1975, 65:13-21.
    [12] Yu Lei, Wang Shurong, Lin Guanyu, et al. Spectral broadband anastigmatic Wadsworth imaging spectrometer[J]. Opt Express, 2015, 23(1):101-109.
    [13] Yu Lei, Lin Guanyu, Wang Shurong. Tandem gratings spectrometer for spectroscopy broadband anastigmatic imaging[J]. Opt Lettters, 2014, 39(2):351-354.
    [14] Beutler H G. The theory of the concave grating[J]. J Opt Soc Am, 1945, 35(5):311-350.
  • [1] 武志昆, 石恩涛, 王咏梅.  消谱线弯曲PGP型成像光谱仪系统设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(6): 20200433-1-20200433-6. doi: 10.3788/IRLA20200433
    [2] 王琦龙, 李裕培, 翟雨生, 计吉焘, 邹海洋, 陈广甸.  等离激元增强金硅肖特基结近红外光电探测器进展 . 红外与激光工程, 2019, 48(2): 203002-0203002(14). doi: 10.3788/IRLA201948.0203002
    [3] 杨雨霆, 陈立恒, 徐赫彤, 李世俊, 吴愉华.  高空气球平台地-月成像光谱仪载荷系统热设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1114004-1114004(10). doi: 10.3788/IRLA201948.1114004
    [4] 李国林, 刘文雅, 季文海.  应用于天然气的近红外CO气体分析系统的实验研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 114-119. doi: 10.3788/IRLA201948.S117007
    [5] 李博, 徐晓婷, 郑雪晴.  脂肪测量的近红外光谱研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 50-54. doi: 10.3788/IRLA201847.S104003
    [6] 袁立银, 谢佳楠, 侯佳, 吕刚, 何志平.  紧凑型红外成像光谱仪光学设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(4): 418001-0418001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0418001
    [7] 于磊, 陈素娟, 陈结祥, 薛辉.  精准农业观测高数值孔径短波红外成像光谱仪光学系统 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1218007-1218007(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1218007
    [8] 殷世民, 高丽伟, 梁永波, 朱健铭, 梁晋涛, 陈真诚.  基于FPGA的干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 720001-0720001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0720001
    [9] 张月, 张琢, 苏云, 郑国宪.  宽谱段高分辨率低温成像光谱仪制冷系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 323001-0323001(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0323001
    [10] 王正刚, 康青, 沈志强, 陈善静, 崔长彬.  一种三波段成像对比演示系统设计与初步应用 . 红外与激光工程, 2016, 45(S2): 115-119. doi: 10.3788/IRLA201645.S218002
    [11] 郑权, 韩志刚, 陈磊.  近红外谱域显微干涉仪的位移传感特性研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1017002-1017002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1017002
    [12] 孙佳音, 李淳, 刘英, 李灿, 王建, 刘建卓, 孙强.  不同光栅常数下同心长波红外成像光谱仪对比 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 720002-0720002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0720002
    [13] 黄振, 蒋远大, 孙志斌, 郑福, 王超, 翟光杰.  近红外单光子读取电路 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 464-468.
    [14] 张月, 苏云, 王彬, 郑国宪, 张鹏斌.  用于月球矿物探测的LCTF成像光谱仪热控系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 3963-3968.
    [15] 刘子寒, 季轶群, 石荣宝, 陈宇恒, 沈为民.  机载红外推扫成像光谱仪光学设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2941-2946.
    [16] 韩艳丽, 王铎, 张健, 樊利恒, 孙腾飞.  近红外多视场白天测星分析 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2202-2208.
    [17] 马洪涛, 张晓辉, 韩冰.  宽光谱、大视场小畸变望远系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1754-1757.
    [18] 闫兴涛, 杨建峰, 薛彬, 马小龙, 赵意意, 卜凡.  Offner型成像光谱仪前置光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2712-2717.
    [19] 张庭成, 廖志波.  离轴三反成像光谱仪光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1863-1865.
    [20] 王美钦, 王忠厚, 白加光.  成像光谱仪的离轴反射式光学系统设计 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 167-172.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-03-11
  • 修回日期:  2019-04-18
  • 刊出日期:  2019-08-25

高分辨率近红外成像光谱仪光学系统

doi: 10.3788/IRLA201948.0814005
    作者简介:

    申远(1986-),男,副教授,博士,主要从事光机电一体化方面的研究。Email:shenguan@ustc.edu.cn

基金项目:

国家自然科学基金(41504143);中国科学院科研装备研制项目(YJKYYQ20170048);中国科学院青年创新促进会资助(2016203);安徽省自然科学研究重点项目(KJ2018A0487);安徽省科技重大专项计划(18030901033);安徽省自然科学基金(1908085ME135)

  • 中图分类号: O433.1;TH744.1

摘要: 研究了一种在近红外波段具备良好成像能力的双凹面光栅成像光谱仪系统。对这种串联光栅系统中存在的主要像差像散和彗差进行了分析,并计算获得了该系统的最优成像条件:两个光栅和柱面透镜的最优摆放位置。这种改进型的Wadsworth系统可以在全波段近似消除彗差和像散,具备良好的光学成像质量,并仅通过刻线密度较低的光栅即可实现高光谱分辨率。设计了一个工作于780~1 100 nm波段的成像光谱仪系统,其光谱采样达到0.92 nm/pixel,全视场调制传递函数在17 lp/mm的奈奎斯特频率下高于0.45,系统像差得到充分校正,且加工和装调公差比较宽松。研究结果分析证明了设计理论的正确性。

English Abstract

参考文献 (14)

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