第32券，第6期 2012年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
双色散二维阿达玛变换光谱仪
刘佳，石
磊，李
凯，郑信文，曾立波，吴琼水”
武汉大学电子信息学院，湖北武汉430079
Vol. 32,No. 6,pp1722-1726
June,2012
摘要设计了种双色散二维调制的阿达玛变换光谱仪，利用光栅在水平方向的谱级色散和校镜在垂直方向的谱线色散进行二维分光。与传统的二维光谱CCD探测方法不同，该设计独辟溪径，采用面阵数字微镜对二维光谱进行阿达玛测制，并利用单点式检测器进行光信号的检测。理论计算及光学仿真表明，与传统
的二维光谱探测仪器相比，该光诺仪不仅具有高的分辨率，同时还具有很高的信噪比。关键调阿达玛变换（HT)，数字微镜(DMD)；双色散；光谱仪
中图分类号：TH744.1
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 10000593(2012)06-1722-05
方案，利用阿达玛调制技术不仅实现了高的光谱分辨率，面且信噪比得到了极大的提高。
传统的高分辨率光插光谱仪大多采用的是平面闪暖光概，这种光谱仪通常只能采用低的衔射级次以防止光谱级次重叠的问题，要获得高分辨率光谐只能采用大前积细刻划线光栅，因面仪器的尺寸十分虎大。
1949年Harrision研制出了一种新的阶梯光桥，并将其命名为Echelleli-，即中阶梯光播。该类型光循通过增大闪耀角、光常数和光谱级次来提高分辨率，但由于衔射级次较高，自由光谱范围窄，很多光谱级次会重叠在一起，所以需要利用另外一个色散元件将不同级次的光谱分离开，实现波长的双色散，从而得到二维光谱。同时，由于单个级次的色散角小，一般只有儿度，自由光谱范围内的波长都将出现在该级闪耀角附近，因此一个阶梯光栅对所有波长都是有效闪耀，阶梯光栅成为高效率闪耀光栅。
高色胶率的中阶梯光栅光谱仪近年来越来越受到关注，其具有检出极限低、动态范围大、无移动部件、结构紫凌、可实现多元素光谱的膜态直读测量以及背景校正、波长自动标定等多种功能["]。最典型的一种是由中阶梯光栅与校镜配合组成的双色做型光谱仪"，该类型光谱仪可获得极高的光谐分辨率，但仪器价格昂责，且在检测微弱光谱信号时存在着信噪比低下的问题。
为了克服传统双色散光谱仪对微弱光检测性能不高的缺陷，本工作提出了一种基于数字微镜（digitalmicromirror device，DMD)阿达玛变换调制原理[的新型双色散光谱仪
收稿日期：2011-09-20，修订日期：2011-12-28
双色散二维阿达玛变换光谱仪结构传统的二维分光光谱仪的原理如图1所示。
聚焦球面镜
投锁
中阶梯光摄
准育球面镜
入射孔或获续
Fig, 1 The principle of two-dimension grating
人射的发散复合光通过小孔或狭缝到达准直球面镜，球面镜将光线准直成平行光反射到中阶梯光橱上，各种波长的不同级次的光线以同一个衍射角出射（谱级色散），经过校镜后按波长在乘直方向进行第二次分光（谱线色散），二次分光后的二维光谱经聚焦球面镜到达最后的面阵CCD进行测。
由于二维色后分配到每个CCD感光单元的光强非常微弱，因此，信号的检测极为关键。在微弱信号的检测上，即使采用最为昂贵的CCD也未必能够获得很好的信噪比，为了适应微弱光应用，本设计引入阿达玛变换原理实现光谐的高信噪比探测。仅器原理如图2所示。
基金项目：国家"十五"攻关项目（2004BA210A02)，国家白热科学基金项目（60808010）和中国石油科技创新基金项目（2009D-5006-01-06）资助作者简介：对佳，1986年生，武汉大学电子信息学院博土研究生
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*通讯联系人
e-mail; qswu@whu.edu.cn
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