上世纪中期,光电倍增管得到了不断的改善。美国的ARL公司用光电倍增管来接收衍射光栅分光后的光谱,生产了光电直读光谱仪。光谱仪器开始将光信号向电信号转变的过程。上世纪九十年代,得益于其他相关技术的发展,光谱仪器有了飞速的发展。光纤的大批量生产低损耗传输,CCD阵列相比光电倍增管的微型,光学元件高效低廉化、计算机的出现和MEMS技术的发展使得光谱仪朝着微型化的方向发展。CCD由于具有响应波长范围宽、灵敏度高、噪声小、质量轻、尺寸小等诸多优点被广泛使用于光谱仪中。

1.2.2光谱仪的应用

光谱仪研制初期主要用于研究识别地质矿物和植被遥感等领域。随着光谱技术的日臻成熟,光谱仪被广泛的应用于地质,天文,生态,海洋,大气科学等学科。 

现今光谱仪被应用于军事方面,相比与传统的可见光照相侦查技术,光谱仪可以发现传统技术无法识别的经过伪装,隐藏的目标。所有武器系统都有热源,因而当热源启动时,通过分析其向外辐射电磁波的光谱可以准确的识别武器系统。光谱仪的遥感功能在民用方面的应用极为广泛,不仅可用于天文方面的研究,也可以对森林,海洋,大气状况进行监控,从而防治一些自然灾害。光谱仪也促成了医学和宇宙探测方面的较大发展。

1.2.3光谱仪的分类

    因当科学发展对光谱仪的需求多种多样,光谱仪的种类和分类方式也有着较大的差别。

(1)以扫描方式分类

I.挥扫式成像光谱仪

该光谱仪通过扫描反射镜的转动,将目标物体进行逐行扫描成像。其优点在于像元配准好,缺点是因为对像元进行逐个摄像限制光谱仪的分辨率和灵敏度。

II.推扫式成像光谱仪

该光谱仪以二维面阵探测器作为其探测装置,按照飞行方向进行推扫,该光谱仪的灵敏度和分辨率较之挥扫式都有了提升。

III.窗扫式成像光谱仪

通过传感器搭载平台的自身运动,进行沿轨方向进行扫描。

IV.画幅式成像光谱仪

通过传感器搭载平台的自身运动,获取不同目标的光谱信息。

(2)以波段数分类

I.多光谱成像光谱仪

该光谱仪的光谱通道数为几个至十几个。

II.高光谱成像光谱仪

该光谱仪的光谱通道数为几十个至几百个。

III.超光谱成像光谱仪

该光谱仪的光谱通道数为上千个。

(3)以分光原理分类

I.滤波片型

该光谱仪滤光片种类较多,原理简单,但是透光率低,光谱范围有限,结构复杂,成本较高。

II.折射棱镜型

该光谱仪的技术已较为成熟,具有能量利用率高的特点。

III.衍射光栅型

衍射光栅是目前最常用的分光方式,其工作波段不受材料透过率的限制,分辨率也较高。

IV.干涉型

干涉型光谱仪又可分为双光束干涉和多光束干涉。因其潜在的高通量、多通道和高光谱分辨率等优点。有极大的发展空间和应用前景。

(4)以调制方式分类

该分类方式共分为空间调制、时间调制和联合调制三类。

1.2.4光谱仪的发展

    目前微型光谱仪最有名气的公司有美国的海洋光学和荷兰的Avantes公司。这两家公司具有全球领先的光谱技术,生产的微型光谱仪占有全球大半的市场份额。

    海洋光学公司早期推出的USB2000高性能的微型光谱仪,该光谱仪取得巨大的成功,迅速被人们接受,是海洋光学公司的旗舰产品。随后,海洋光学在USB2000基础上推出了USB4000微型光纤光谱仪,该光谱仪是对USB2000的改进,现已完全取代了USB2000(USB2000已停产)。该光谱仪光栅有14种选择,入射孔径可选5、10、25、50、100的狭缝和无狭缝的光纤,波长范围可从200nm到1100nm,用户可以根据自己的使用情况选择符合自己要求的光谱仪,光学分辨率根据选择的光栅和狭缝的不同而可达0.3~10.0nm FWHM.探测器采用的是东芝生产的TCD1304AP线阵CCD,3648像素像元尺寸8um*200um,带有电子快门,最短积分时间可达10us,具有高信噪比.16位A/D转换卡,使用USB2.0连接主机,可即插即用,并通过USB总线的电源线从主机获得电源,不需要使用独立电源,同时还可使用RS232串口与主机相连,但这时要为光谱仪提供一个独立的电源供其工作,而且RS232的传输速度不如USB2.0.该光谱仪采用的是非对称交叉Czerny-Turner光路,用SMA905标准光纤接口。源]自{优尔·~论\文}网·www.youerw.com/

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