第23卷第1期2015年1月光学精密工程OpticsandPrecisionEngineeringV01．23No．1Jan．2015文章编号1004—924X(2015)01—0048—08宽谱段空间外差干涉光谱仪冯玉涛h，孙剑1，李勇1，王姝娜2，白清兰1(1．中国科学院西安光学精密机械研究所中国科学院光谱成像技术重点实验室，陕西西安710119；2．长春理工大学理学院，吉林长春130022)摘要：研究了基于中阶梯光栅多级衍射特性实现谱段展宽的宽谱段空间外差干涉光谱仪的基础理论和系统设计方法。阐述了宽谱段空间外差干涉光谱仪的特点，分析了仪器性能指标(光谱分辨率、光谱范围、视场、信噪比、衍射级次等)与初始光学和电子学参数(光栅、视场棱镜、成像系统、探测器等)之间的理论关系。然后，设计并搭建了宽谱段空间外差干涉光谱仪实验平台，该系统的理论光谱分辨率为0．173crn_1@16950cm～，光谱区为500～700nlTl。最后，给出了激光(543．5nm、632．8nm)、Na灯(589nm、589．6rim)、Hg灯(576．96nm、579．07nm)光源的宽谱段实验结果，其复原光谱的平均波数采样间隔为0．17cin；光谱复原过程中采用三角切趾函数，平均光谱分辨率为0．39CiTI～。实验结果与理论设计符合良好，且复原谱各级次之间的对应关系与光栅方程确定的理论关系完全符合。关键词：空间外差干涉光谱仪；中阶梯光栅；多级衍射；二维干涉图中图分类号：TH744．1：TH744．3文献标识码：Adoi：10．3788／OPE．20152301．0048Broad-_bandspatialheterodyneinterferometricspectrometerFENGYu—taoH，SUNJianl，LIYon91，WANGShu—na2，BAIQing—lan2(1．KeyLaboratoryofSpectralImagingTechnology，Xi'anInstituteofOpticsandPrecisionMechanics，ChineseAcademyofSciences，Xi7an710119，China；2．CollegeofScience，ChangchunUniversityofScienceandTechnology，Changchun130022，China)*Correspondingauthor，E-mail：fytciom@opt．ac．cnAbstract：Thebasictheoryanddesignmethodofabroad—bandspatialheterodyneinterferometricspectrometerwasresearchedbasedonthemulti—orderdiffractionofeehellegrating．Thecharacteristicsoftheheterodyneinterferometricspectrometerwasdescribedandtherelationshipsbetweentheinstrumentperformanceparameters(suchasspectralresolution，spectralrange，signal—to—noiseratio。fieldofview，anddiffractionorder)andtheinitialopticalandelectronicparameters(suchasechellegrating，fieldprism，imagingsystemanddetector)werediscussed．Then，anexperimentalplatformforthebroad—bandspatialheterodynespectrometerwassettledtodemonstratetheabovediscussions．Thedesignedspectralresolutionis0．173cm叫@16950cm～，andthespectralrangeis500nmto700nm．Thebroad-bandresultsweregivenwitha1asersource(543．5nm，632．8nm)，asodium1arab(589nm，589．6nm)andamercurylamb(576．96nm、579．07nm)．Itshowsthatthe收稿日期：2014—03—3l：修订日期：2014—05—20．基金项目：国家自然科学基金资助项目(No．41005019)；中科院“西部之光”人才基金资助项目(No．Y129281213)；国家863高技术研究发展计划资助项目万方数据第1期冯玉涛，等：宽谱段空间外差干涉光谱仪49averagewavenumbersamplingintervalofrecoveredspectrais0．17cm．Whenthetriangleapodizationisusedintheprocessofspectralrecovery，themeasuredspectralresolutionis0．39cm～．Theobtainedresultsconformtotheoreticalresultsandtherelationshipamongordersofrecoveredspectrumaccordswiththetheoryresultsdecidedbygratingfunction．Keywords：spatialheterodyneinterferometricspectroscopy；echellegrating；multi—orderdiffraction；twodimensionalinterferogram引言空间外差干涉光谱技术是20世纪90年代发展起来的一种高光谱分辨率傅里叶变换光谱技术。与Michelson干涉仪和Fabry—Perot干涉仪相比，空间外差光谱仪无运动部件、对元件工艺要求低，同时具备傅里叶变换光谱仪高通量的优点[1。2]，因此广泛应用于星际介质辐射探测、实验室天体物理...
