第30卷，第6期 2010年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.30,No. 6,pp1717-1721
June，2010
基于双边倾斜傅里叶于涉具的激光光谱探测技术研究
余本国，王建中
中北大学信息与通信工程学院，山西太原030051
摘要为了在不改变静态傅里叶干涉具尺寸的基础上提高光谱分辨率，设计了双边倾斜傅里叶干涉具及等光程条纹展宽的方法。通过计算分析双边倾斜傅里叶干涉具空间产生光程差与传统干涉具光程差的关系，得到在整个于涉其尺寸不变的条件下，光谱分降率提高到9.1cm-1，比同尺寸静态傅里叶干涉具提高了近8 倍，并且不会因干涉条纹混而造成无法采集。采用BK7材料加T制成双边倾斜傅里叶干涉具，用6种不同波长的激光照射分析干涉条纹，实验结果显示干步条纹会因反射位置增大而导致探测波长较长的光时中心波长偏大，根据其满足线性变化的规律，拟合可知每1nm的激光波长变化造成0.0211nm的增大误
差，经过标定后平均误差与传统干涉具接近，同时可以有效地提高静态干涉系统的光谐分辨率。关键词光谱探测；双边倾斜傅里叶干涉具；干涉条纹展宽；光谱标定
中图分类号：0433.1
引言
文献标识码：A
DOl: 10,3964/j.issn.1000-0593(2010)06-1717-05
设计优化静态傅里叶干涉仪的硬件结构，采用双边倾斜博量叶于涉具及条纹展宽的方法，在尺寸相间且不提高加工难度的条件下可以有效地提高光谱分辨率。
光谱分析在物质成分分析、浓度定量等众多领域已有广
泛的应用，由此演化出的十涉仪的结构种类也非常多，其中大部分是以迈克尔逊干涉仪为基础的扫描式结构，而在逐测、被动监测、复余环境检测中应用更多的是静态扫描设备，其中主要分为以下儿类：光栅衍射仪["]、静态Sagnac十涉仪)，F-P干涉仪)、静态傅里叶十涉仪，而光栅衔射仪常应用于激光的波长探测，不用于光谱数据采集；静态Sa-gnac干涉仪大多都有光栅狭缝，对光通虽的影响较大，一般应用于提供主动光源的干涉系统中；F-P干涉仪由于其精密的结构而具有极高的光谱分辨率，常用来研究光谐的精细结构和超精细结构；静态傅单叶干涉仪精度不及F-P干涉仪，但由于其结构相对简单、视场大、接收光通量大等特点，在大视场遥测、物质定量分析等系统中应用最为广泛。
蛋然静态傅里叶于涉仪稳定性高、静态扫描，但由于其光语分辨率决定于干涉具尺寸，所以限制了博单叶干涉仪在需要较高光谱分辨率场合的应用。国内外对于提高静态干涉仪的光谱分辨率有许多相关研究(5.6)，主要分为2种：一是通过改进硬件结构增大光程变化范围，如制作大型干涉具（")、调节干涉具折射率等；二是采用倍频、延展等算法")，如提高条纹采样频率[181]、线性增加条纹数量(12)等。本文研究的目的是在静态扫描、稳定性高等优点的基础上，
收稿日期：2009-07-06，修订日期：2009-10-08
基金项目：国家白热科学基金项目（20051203JJ)资助
1系统设计及原理 1.1基本原理
静态傅里叶干涉具是基于双光束干涉方法，将平行激光经折反至CCD探测器上形成干涉条纹的光谱探测技术，根据光源在干涉具中的干涉条纹与光谱分布存在的傅里叶变换关系来反演光谐信息。图1(a)是传统静态傅里叶干涉其十涉光路示意图，两个直角梭镜（变长。)的长边粘合在一起，粘合处镀有半透半反膜（分光面)，其中M面精加工处理，去一部分成为M3面，两个面之间的夹角为a，两个直角校镜粘合在一起，校镜A是等腰直角校镜，M1为人射面，M2为全反射面。校镜B是非直角校镜，M3为全反射面，M4为出射面，其中个锐角为45，另一个为45"减去一个a，α为整个干涉具提供空间光程差，当激光经M1照射到分束面上，经反射、透射分成两束光强相等的光，分别由M2和M3反射后，再经过分来面透射和反射，从M4射出干涉具。由于。角度的变化，使两束激光在干涉具中产生连续的光程差，从面得到干涉条纹。
如图1(a)所示对于传统的静态傅里叶干涉其，倾斜面 M3提供了光程差，传播方向不同的两束光经分束面后分别
作者简介：余本国，1976年生，中北大学信总与通信工程学院博士研究生万方数据
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