近红外偏振干涉光谱仪关键技术研究

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1、密级:博士学位论文近红外偏振干涉光谱仪关键技术研究作者姓名：谢正茂指导教师：高立民研究员中科院西安光机所学位类别：工学博士学科专业：光学工程研究所：中国科学院西安光学精密机械研究所2015年07月StudyonKeyTechnologiesofNear-infraredPolarizationInterferenceSpectroscopyByXieZhengmaoADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementFor

2、thedegreeofDoctorofEngineeringXi’anInstituteofOptics&PrecisionMechanics,ChineseAcademyofSciencesJuly,2015科研道德声明秉承研究所严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中所引用的内容都已给予了明确的注释和致谢。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：知识产权声明本人完全了解中科院西安

3、光学精密机械研究所有关保护知识产权的规定，即：研究生在所攻读学位期间论文工作的知识产权单位系中科院西安光学精密机械研究所。本人保证离所后，发表基于研究生工作的论文或使用本论文工作成果时必须征得产权单位的同意，同意后发表的学术论文署名单位仍然为中科院西安光学精密机械研究所。产权单位有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；产权单位可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：导师签名：日期：日期：致谢致谢感谢我的指导老师高立民研究员，高老师不仅学识渊博而且思维缜密，在学习和工作上给予

4、我极大的信任和支持，促使我在学习和研究过程中不断成长。多年来，高老师以其严谨的学术态度和踏实的科研作风给我树立了学习的榜样。他不仅在理论上给予我指导，而且在工程项目研制过程中给了我很多经验上的启迪，让我受益匪浅。在论文的选题和写作过程中，高老师无不悉心指点，为此倾注了大量的心血，在此特别致谢！感谢陈良益研究员，他是我非常敬重的一位老师和长者，他治学严谨、和蔼可亲，每受陈老师指导，总是受益匪浅。感谢何俊华研究员在我攻读博士学位期间给我提供了良好的条件去完成论文工作，同时还给予我机会承担了多项研究任务，让我有机会在实践中不断提高自身的工作能力。感谢达争尚主任、吴国

5、俊副主任和董晓娜老师对我工作的支持；感谢薛艳博、韦明智、王维、魏儒义在样机实验期间给我的无私帮助！感谢课题组齐文博、吕沛、许瑞华、闫亚东和张敏等同事一直以来的关心和支持！感谢研究生部李晋芳主任和赵萍、张雯等老师的辛勤工作！本文直接或间接地引用了国内外很多科技工作者的研究成果，在此一并致谢。感谢我的父母和兄长，他们不仅培育了我，而且一直在我身后默默地支持和鼓励我，让我永生难忘！感谢我的妻子，一位温婉的女子，在我而立之年后带给我一个安定、温馨的港湾！本课题研究得到了瞬态光学与光子技术国家重点实验室开放基金的支持，在此特别致谢。谢正茂2015年7月I摘要摘要近红外光

6、谱分析是一种常规的定量分析技术，其核心是光谱仪。研究稳定性高且适用于在线分析和过程控制的新型傅里叶变换光谱仪具有重要的理论和工程意义。本文在介绍各种类型近红外光谱仪的应用背景、国内外发展现状和优缺点的基础上，对一种共光路近红外偏振干涉光谱仪的关键技术进行了研究。干涉仪是傅里叶变换光谱仪的核心部件。针对迈克尔逊干涉仪及其衍生型的固有缺点，提出一种基于机械补偿的共光路偏振干涉仪。从波动理论出发研究了偏振干涉仪的基本原理和关键指标，推导了偏振干涉光强的理论表达式，仿真了0.6328μm和0.8~1.7μm复色光的干涉曲线。研究了起偏器和检偏器透光轴角度对调制度和光通

7、量的影响规律。通过分析、计算角度失调的影响，提出一种可同时实现调制度和光通量最大化的参数配置方法。综合运用琼斯矢量法、斯托克斯矢量法和波动理论对共光路近红外偏振干涉仪的基本原理和特性进行了对比研究，结果表明三者虽各有优缺点，但殊途同归。推导了偏振干涉仪的琼斯矩阵和穆勒矩阵，给出了干涉光的琼斯矢量和斯托克斯矢量理论表达式，该表达式可用于研究偏振干涉仪对不同偏振态光束的传输特性，同时还能计算不同偏振器件的摆放角度对干涉光的影响，为工程研制提供理论指导。对相位补偿器的基本参数和稳定性进行了计算和分析，提出了相位补偿器的性能评价依据。研究了晶体材料和光轴取向对性能的影

8、响，推导了外形尺寸和扫描分辨率的计算公