基于电光调控透过率编码的压缩感知光谱测量研究

发布时间：2023-05-13 17:14

　　光谱测量技术用于对光信号进行频谱分析,能够测量物质发射、吸收或散射辐射的波长、强度和频谱等信息。光谱测量仪器作为一种基础测量仪器,已经被广泛应用于工业生产、医疗健康和军事安全等领域,在无损检测、材料分析、环境监测、地质勘测、目标识别等方面发挥重要作用。随着光谱测量技术在纳米科技、生命科学和新材料等高新技术领域的拓展应用,对光谱测量技术及仪器性能的需求不断提高,传统光谱测量技术的测量速度、仪器体积和成本、光谱分辨率等受到严峻挑战。然而,光栅光谱仪中必须引入狭缝、高光通量和高光谱分辨率之间的矛盾仍然没有解决;傅里叶变换光谱仪需要机械扫描,光谱测量时间始终没有突破毫秒量级。因此,探索同时具备快速、高光谱分辨、小型化和便于自动控制等测量优势的光谱测量技术具有十分重要的意义。压缩感知光谱测量技术为小型化、高速的光谱测量技术提供了新思路,自提出以来受到国内外学者广泛研究。本文在深入分析光栅色散型、干涉型等典型光谱测量技术优缺点,以及压缩感知光谱测量技术发展趋势的基础之上,从压缩感知基本理论出发,设计并研制高性能电光调制器,实现光谱透过率编码;研究分析压缩光谱重构方法,并研制基于电光调控透过率编码的...

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题概述
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 选题的背景及研究意义
    1.2 典型光谱测量技术及仪器系统分类
        1.2.1 色散型光谱测量技术
        1.2.2 干涉型光谱测量技术
        1.2.3 阿达玛变换光谱测量技术
        1.2.4 其他类型的光谱测量技术
    1.3 基于压缩感知的光谱测量技术发展现状
    1.4 本论文的主要研究目标及内容
第二章 压缩感知基本理论及电光透过率编码的压缩光谱测量原理
    2.1 压缩感知基本理论
        2.1.1 信号稀疏
        2.1.2 测量矩阵
        2.1.3 信号重构
    2.2 基于电光调控透过率编码的压缩光谱测量原理
        2.2.1 基于电光调制的透过率调控基本原理
        2.2.2 透过率编码的压缩感知光谱测量原理
    2.3 本章小结
第三章 电光透过率调制器设计及其电光系数色散定标
    3.1 铌酸锂横向电光效应
        3.1.1 偏振光基础
        3.1.2 电光效应描述
        3.1.3 铌酸锂横向电光效应
    3.2 电光透过率调制器件设计方案
    3.3 电光系数精确测量及其宽光谱色散定标
        3.3.1 电光系数精确测量
        3.3.2 电光系数色散研究及其宽光谱定标
    3.4 本章小结
第四章 透过率编码非相关选择及光谱重构方法
    4.1 电光透过率编码测量矩阵设计
        4.1.1 光谱稀疏基的选择
        4.1.2 透过率编码测量矩阵的非相关测量特征选取
        4.1.3 透过率测量矩阵编码
    4.2 光谱重构方法研究
        4.2.1 匹配追踪光谱重构
        4.2.2 稀疏度自适应匹配追踪光谱重构
    4.3 本章小结
第五章 压缩感知光谱测量系统实现及光谱测量实验研究
    5.1 压缩感知光谱测量光学系统设计
        5.1.1 光谱测量光学系统结构设计
        5.1.2 光谱测量系统光学元件选型及光学系统搭建
    5.2 电光调制器驱动控制及信号采集系统硬件电路设计
        5.2.1 电光调制器的驱动控制电路设计
        5.2.2 驱动控制电路测试及驱动电压标定
        5.2.3 驱动电压及压缩感知光谱测量信号采集电路系统设计
    5.3 光谱测量实验研究
        5.3.1 LED光源光谱测量实验
        5.3.2 激光光源及荧光灯光谱测量实验
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本论文完成的主要研究工作
    6.2 本论文的主要成果及创新点
    6.3 待拓展的研究工作
参考文献
攻读博士学位期间获得的研究成果及参加的科研项目
    一、以第一作者发表的代表性学术论文
    二、申请或授权发明专利
    三、主持的科研项目
    四、参与的科研项目
致谢



本文编号：3816225