小型模块化多通道分光光度计介绍

介绍了小型模块化多通道分光光度计的工作原理、结构、关键部件（多通道检测器件和平场凹面全息光栅）、常用附件和仪器特点,并展望了小型模块化多通道分光光度计的未来发展趋势和应用领域.     

平场全息凹面光栅的设计

平场全息凹面光栅是一种光谱面为平面的凹面全息光栅。在像面上,如果用某种平面多通道光电接收器探测光谱信号,可使光谱分析简单、迅速、并可做瞬间光谱分析。因为准直、色散和聚焦都集一体于凹面光栅,因而不仅光能损失大为减小,而且整个光谱仪也变得小巧轻便。本文将全息凹面光栅的理论用于消像差平场全息凹面光栅的设计中。描述了在任意给定的仪器参数下,确定光栅表面的曲率半径和记录参数的方法。并通过光线追迹,用谱线在点列阵图上的扩散度,即相应的相对强度分布轮廓曲线来评价所设计的光栅,结果是令人满意的     

全息凹面光栅平场摄谱仪的光学设计及像差优化研究

本文利用全息凹面光栅像差理论,提出了全息凹面光栅平场摄谱仪的光学设计方法,推导了在平场像面获得评价像质的点列图分布的计算公式。以波像差系数的平方和为评价函数,对全息凹面光栅的光学参量进行了优化设计,并建立了相应的平场摄谱仪设计程序软件。     

全息凹面光栅单色仪的研讨

传统的凹面光栅单色仪由于其象散过大，使能量受到影响而在某些场合失去了可用性。全息消象差凹面光栅改善了象散对能量的影响，使凹面光栅单色仪焕发新的生机。笔者对全息消象差凹面光栅进行了较为细致的观察、分析、计算，以更深一步地了解全息消象差凹面光栅的性能特点，并与经典的獭谷-波冈装置进行了比较。最后，对几个与凹面光栅单色仪有关的问题也进行了探讨。     

全息凹面光栅单色仪的研讨

传统的凹面光栅单色仪由于其象散过大，使能量受到影响而在某些场合失去了可用性。全息消象差凹面光栅改善了象散对能量的影响，使凹面光栅单色仪焕发新的生机。笔者对全息消象差凹面光栅进行了较为细致的观察、分析、计算，以更深一步地了解全息消象差凹面光栅的性能特点，并与经典的濑谷－波冈装置进行了比较。最后，对几个与凹面光栅单色仪有关的问题也进行了探讨。     

新型全息凹面光栅的研制与光谱仪器的发展

简要论述了新型平场全息凹面光栅的基本原理和应用，以及它对光谱分析仪器发展的影响。     

SPD-Ⅰ型全息凹面衍射光栅平场多色仪

报道一种利用象差校正平场全息凹面衍射光栅作为分光和成象元件的平场多色仪，该多色仪具有谱面平直、使用波段宽、集光本领强、体积小等优点。     

一种色散相减型凹面全息光栅双单色仪

叙述了一种色散相减型凹面全息光栅双单色仪的结构原理、主要性能和仪器重要技术指标,进行了杂散光的测试;介绍了该仪器的实际应用。     

一种色散相减型凹面全息光栅双单色仪

叙述了一种色散相减型凹面全息光栅双单色仪的结构原理、主要性能和仪器重要技术指标,进行了杂散光的测试;介绍了该仪器的实际应用。     

脉冲多通道快速分光显微色度仪

本文开发了一种用于颜色产品微面积精细颜色测量、采用脉冲氙灯光源、光纤环形照明、全息平场凹面光栅型脉冲多通道快速分光显微色度仪。该仪器结构简单、色分辩率高、色品坐标精度为０．００２、最小分辨线视场为０．０１ｍｍ，测量光谱范围为可见区、光谱分辨率为１０ｎｍ、测量时间间隔短、能进行较暗物体和荧光物体的微面积精细颜色测量，并能给出各种标准照明体和各种色度系统下的色度参数     

一种改进型非交叉非对称 C-T 结构近红外 微型光谱仪设计

针对基于固定光栅和阵列探测器的常规微型近红外光谱仪成本高、光谱范围窄等问题,提出了一种基于集成扫描光栅微镜的双探测器微型近红外光谱仪。该系统采用自制的集成扫描光栅微镜作为核心分光部件,可同时实现扫描与分光功能,光学系统设计利用两个聚焦镜和两个InGaAs单管探测器的空间布局避免不同光路之间的相互干扰,可实现双通道同时、独立工作,此外双通道探测器前内置不同截止波长的带通滤色片消除光谱重叠。采用光线追迹法建立了理论模型计算光学系统的初始结构参数;利用ZEMAX完成了光学系统的优化设计并给出优化结构参数。测试结果表明,该仪器工作波长范围:800～2 532 nm,分辨率:小于12 nm(800～1 600 nm)、小于17 nm(1 600～2 532 nm),整体尺寸:145 mm×135 mm×75 mm,具有宽光谱、小体积、低成本等优势。     

Development of a simple system for the simultaneous measurement of pitch, yaw and roll angular errors of a linear stage

A simple measurement system has been developed and implemented for the simultaneous measurement of pitch, yaw and roll of the moving axes of a linear stage. This developed system is based on the principle of the diffractive theorem and optical triangulation. It is composed of a laser source, two quadrant detectors and a diffracting grating. The diffraction grating mounted on the moving axes of a stage reflects an incident laser beam into several diffractive rays and two quadrant detectors are set up for detecting the position of ±1st-order diffraction rays. When the diffraction grating moves, the locations where the diffractive beams are generated change and also the positions of the spots on two quadrant detectors. According to the relationship between the three angular motions of a moving stage and the output coordinates of two quadrant detectors, an inverse algorithm is used to solve these pitch, yaw and roll angular errors through a kinematic analysis .     

高对比度低压驱动全息聚合物分散液晶光栅

为了降低全息聚合物分散液晶光栅的驱动电压并提高其对比度,基于偏振原理设计了一种新型电调谐光栅。对传统的全息聚合物分散液晶(HPDLC)光栅进行了基板表面取向处理,加强液晶的均一排列程度,消除了液晶区域内的散射;然后,在光栅前面放置扭曲向列(TN)偏振调谐器,通过调节入射光的偏振方向,实现光栅内液晶折射率的变化,进而改变与聚合物折射率的差别,实现衍射强度的调谐。实验结果表明:光栅的阈值电压降低到了0.75～0.8V,对比度提高到了245:1,是传统HPDLC光栅的6～7倍,同时也大幅降低了散射损失且稳定性良好,可满足高端光学设备及显示产品方面的需求。     

基于支持向量机时栅数控转台时序预测研究

时栅代替光栅等传统位移传感器运用到全闭环数控转台做角位移检测部件,需采用时空变换算法将时栅的时域信息转换到空域信息。运用时间序列分析出时栅数控转台的测试数据依存特性,采用支持向量机建立起未来测试数据和历史样本的映射关系,从而得到测试数据中隐含的规律。依据过去相关测量值采用支持向量机回归预测下一采样时刻角位移,将原本等时采样的绝对式角位移转换为全闭合数控系统需要的等空间增量式连续脉冲。并且在误差控制方面,采用当前预测值对上一次预测误差进行实时修正,消除累计误差保证测量精度。实验证明支持向量回归的时间序列预测算法能有效保证动态数控角位移测量误差控制在±2.5″以内,实现精密全闭环角位移测量。     

一种新的圆光栅偏心参数自标定方法

圆光栅安装偏心误差对圆光栅编码器的角度测量精度有较大影响,对偏心误差进行补偿可以有效提高测量结果的精度。为了对圆光栅的安装偏心参数进行辨识,建立了双读数头的偏心误差模型,推导出了基于双读数头的圆光栅偏心参数的自标定公式。通过实验利用对径安装的两个读数头对圆光栅的偏心参数进行自标定,求解出了相关的偏心参数,并使用正十二面棱体搭建的实验装置,对自标定参数的补偿效果进行了验证。实验结果表明,用双读数头自标定公式标定出的偏心参数对单读数头的测量结果进行偏心误差补偿后,圆光栅的平均误差从补偿前的0.046 4°减小到了0.003 7°。     

中阶梯光栅光谱仪的光学设计

为了在更宽波段范围内获得较高的分辨率,实现全谱直读,对中阶梯光栅光谱仪进行了研究。简述了中阶梯光栅及中阶梯光栅光谱仪的基本原理,分析并比较了这种光谱仪与普通平面闪耀光栅光谱仪的区别。利用光学成像原理与消像差理论设计了Czerney-Turner结构形式的中型高分辨率中阶梯光栅光谱仪原理样机的光学系统。该光学系统工作在原子谱线最为密集的200～500nm波长处;为简化计算,在设计中消除了350nm波长的所有像差;光线对中阶梯光栅在准Littrow条件下入射,以获得高衍射效率;使用折反射棱镜作为交叉色散元件来分离重叠的级次,在CCD探测器上获得了二维光谱面。该光学系统有较好的平场特性及点对点成像能力,在整个工作波长分辨率可达到2000～15000,满足设计要求。该仪器可用于原子发射和吸收光谱的研究工作,通过替换不同的探测器及增加外围电路与软件平台,仪器的工作性能可进一步提高。     

纳秒激光等离子体光源的光谱测量技术

提出了一种新的探测和测量激光等离子体软X射线源光谱强度的方法。此方法使用通道电子倍增器和定标过的硅光电二极管为探测器,前者是非标准探测器,后者为标准探测器。应用电荷灵敏前置放大器和峰值探测器测量探测器产生的电量,并以高分辨率的光谱仪为分光元件,在已知光栅效率、通道电子倍增器增益、硅光电二极管能量响应的条件下,给出了计算激光等离子体软X射线源在某一波长光谱强度的公式。     

∝型平坦展宽频谱可调全光时延线

根据全光网交换和高速时分复用技术对时延调节的需求,提出一种新的基于光纤非线性效应的∝型全光再生可调时延线。该时延线由小段高非线性光纤、色散补偿光纤、光纤光栅滤波器和光纤放大器等构成;利用自相位调制、小量群速度色散效应、以及光波分裂效应获得携带近似线性时延的平坦化展宽光谱,并在波长可调谐光纤光栅的配合下实现时延控制,同时具有对工作波长进行适当变换的功能。单皮秒脉冲演变数值分析显示其在10nm的波长范围内的调节量可达300ps以上,在40Gbps脉冲序列仿真传输实验中Q值可达23.6。仿真实验结果表明:设计的时延线在保证输出脉冲质量仍然良好(比特误差率(BER)10-12)的情况下获得了较大的时延调节量,能满足全光网和高速时分复用系统的需求。