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Ultra-compact holographic spectrometers for diffuse source spectroscopy.

机译：超紧凑型全息光谱仪，用于漫射源光谱。

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摘要

Compact and sensitive spectrometers are of high utility in biological and environmental sensing applications. Over the past half century, enormous research resources are dedicated in making the spectrometers more compact and sensitive. However, since all works are based on the same structure of the conventional spectrometers, the improvement on the performance is limited. Therefore, this ancient research filed still deserves further investigation, and a revolutionary idea is required to take the spectrometers to a whole new level. The research work presented in this thesis focuses on developing a new class of spectrometers that work based on diffractive properties of volume holograms. The hologram in these spectrometers acts as a spectral diversity filter, which maps different input wavelengths into different locations in the output plane. The experimental results show that properly designed volume holograms have excellent capability for separating different wavelength channels of a collimated incident beam. By adding a Fourier transforming lens behind the hologram, a slitless Fourier-transform volume holographic spectrometer is demonstrated, and it works well under diffuse light without using any spatial filter (i.e., slit) in the input. By further design of the hologram, a very compact slitless and lensless spectrometer is implemented for diffuse source spectroscopy by using only a volume hologram and a CCD camera. More sophisticated output patterns are also demonstrated using specially designed holograms to improve the performance of the holographic spectrometers. Finally, the performance of the holographic spectrometers is evaluated and the building of the holographic spectrometer prototype is also discussed.
机译：紧凑而灵敏的光谱仪在生物和环境传感应用中具有很高的实用性。在过去的半个世纪中，大量的研究资源致力于使光谱仪更紧凑，更灵敏。但是，由于所有工作均基于常规光谱仪的相同结构，因此性能的改进受到限制。因此，这项古老的研究仍值得进一步研究，并且需要一个革命性的想法将光谱仪提升到一个全新的水平。本文提出的研究工作着眼于开发一种基于体积全息图衍射特性的新型光谱仪。这些光谱仪中的全息图充当光谱分集滤波器，将不同的输入波长映射到输出平面中的不同位置。实验结果表明，正确设计的体积全息图具有出色的分离准直入射光束不同波长通道的能力。通过在全息图的后面增加一个傅立叶变换透镜，展示了一种无狭缝的傅立叶变换体积全息光谱仪，它在漫射光下也能很好地工作，而无需在输入中使用任何空间滤波器（即狭缝）。通过全息图的进一步设计，通过仅使用体积全息图和CCD相机，可以实现非常紧凑的无狭缝和无透镜光谱仪用于漫射源光谱学。还使用特殊设计的全息图展示了更复杂的输出模式，以改善全息光谱仪的性能。最后，评估了全息光谱仪的性能，并讨论了全息光谱仪原型的构建。

著录项

  • 作者

    Hsieh, Chaoray.;

  • 作者单位

    Georgia Institute of Technology.;

  • 授予单位 Georgia Institute of Technology.;
  • 学科 Physics Optics.
  • 学位 Ph.D.
  • 年度 2008
  • 页码 210 p.
  • 总页数 210
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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