大视场声光可调谐光谱相机成像系统设计

摘要

基于声光可调谐滤波器（Acousto-optic tunable filter，简称AOTF）的光谱成像技术越来越多地应用于机载或星载，通过遥测获取土地、资源、林业、环境等的相关信息，为经济社会发展提供宏观信息支持，同时还可为烟草、石油化工、化学、生物医药等行业的分析、在线检测提供重要手段，具有重要的应用价值。
　　本文首先介绍了以二氧化碲晶体为声光互作用介质、铌酸锂切片为压电换能器的声光可调谐滤波器的工作原理。包括二氧化碲的声学性质、铌酸锂的声学性质、铌酸锂的压电性质、切平面平行动量匹配条件、声光可调谐滤波器的技术指标。
　　其次，在分析声光可调谐光谱相机的国内外研究现状的基础上，对现有的光学系统进行分类、分析和比较。针对现有的声光可调谐光谱相机由于视场较小，而限制其在近距离物体的监控、监视中的应用的问题，结合拟研制的光谱相机的视场、光谱分辨率等方面的技术要求，提出并设计了一种改进型的结构。该结构前置系统为倒置的伽俐略望远镜结构，后置系统为改进的三片式结构。该结构的特点是无中间实像，光线在各个表面的投射高度都比较小，避免引入大的轴外像差和渐晕。全系统的视场为±9°，有效焦距为11.7mm，后截距为9.9mm，工作F数为5。
　　最后，搭建了可调谐声光光谱相机的实验系统，并进行相关光谱图像的采集实验。针对实验所得的图像的不足之处进行分析，指出了改进的方法。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1选题背景及课题研究的目的和意义

1.2声光可调谐滤波器的国内外研究现状

1.3声光可调谐滤波器相机的研究、应用现状

1.4主要研究内容及工作安排

2 声光可调谐滤波器的工作原理

2.1AOTF的物质基础

2.2切平面平行动量匹配条件

2.3AOTF的性能指标

2.4本章小结

3 声光可调光谱相机光路设计

3.1声光可调相机的总体结构

3.2现有的两类光路方案的比较

3.3整体系统的初始结构确定

3.4前置系统的参数确定

3.5后置成像系统优化设计

3.6公差分析

3.7本章小结

4 可调谐相机实验研究

4.1光学系统搭建及图像采集

4.2实验结果的分析

4.3本章小结

5 总结与展望

5.1总结

5.2不足与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及专利

致谢