光纤积分视场单元焦比测试方法研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文(工程硕士)光纤积分视场单元焦比测试方法研究硕士研究生：张琼指导教师：孙伟民教授企业导师：陈毅骁工程领域：光学工程论文主审人：耿涛教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）光纤积分视场单元焦比测试方法研究硕士研究生：张琼指导教师：孙伟民教授学位级别：工程硕士工程领域：光学工程所在单位：理学院论文提交日期：2018年4月25日论文答辩日期：2018年6月08日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertation

2、fortheProfessionalDegreeofMaster（MasterofEngineering）StudyonTestingMethodofFocalRatioofFiberIntegralFieldUnitsCandidate:ZhangQiongSupervisor:Prof.SunWeiminAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:OpticalEngineeringDateofSubmission:Apr.25,2018DateofOralEx

3、amination:Jun.08,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学

4、校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字

5、）：日期：年月日年月日光纤积分视场单元焦比测试方法研究摘要随着三维成像技术的不断成熟，它已经逐渐成为了一项重要的天文观测技术，其中采用积分视场单元是三维成像光谱技术中最主要的方法。积分视场单元（IntegralFieldUnit，简称IFU）是望远镜非常重要的一个设备，它能够将望远镜焦面处收集到的光信息输入到光谱测试仪中，因此光信息的好坏直接影响到光谱分析的好坏。IFU作为传输光信息的载体有着非常重要的作用，本文基于实验室自行研究设计的11×11×2IFU，通过实验设计、性能测试以及图像分析等方面对IFU的整体焦比退化性能进行研究。文章通过分

6、析几何光学对阶跃型光纤中光线的传播方式进行了理论推导，并且通过麦克斯韦方程组导出波动方程，分析传输模式的性质，为测量光纤焦比退化提供理论依据。根据能量法测焦比的原理，设计了一套能同时测量天文光纤透射率和焦比的光学笼式系统，用于单光纤透射率和焦比快速测试实验的研究。首先，在前期测试准备期间，对笼式结构进行稳定性测试，发现误差仅为1%~2%。用该套系统对实验样品光缆进行焦比测试，当光纤入射焦比为F/#in=8.0时，EE90的出射焦比F/#out=6.14，EE95的出射焦比F/#out=6.47；当光纤入射焦比为F/#in=9.0时，EE90的

7、出射焦比F/#out=6.54，EE95的出射焦比F/#out=6.85，其结果令人满意，不仅测试过程简易、结果准确，而且在对大量光纤进行测试时能节约时间成本。根据CCD测焦比的原理，分析了光纤积分视场单元（IFU）整体出射焦比测量方法。我们假设光纤出射光场为高斯光斑，计算得出对应EE90的条形斑在垂直方向一维情况下能量占比为96.8%，对应边界光强为峰值光强的10%。该结论被用于IFU中光纤出射焦比测量的依据。通过测量不同距离下条形斑的有效宽度，将宽度和距离值进行线性拟合，得出IFU中光纤的出射焦比约为F/#out=7.18。然后，我们又采

8、用10%峰值光强作为阈值，将条形斑光场进行了二值化，得出IFU中光纤的出射焦比约为F/#out=7.20。关键词：三维成像光谱；积分视场单元；焦比退化；光纤；光学笼