第30卷，第12期 2010年12月
光
讲，学
光谱
分析
Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.30.No.12.pp3203-3207
December,2010
基于多级微反射镜的傅里叶变换红外光谱仪衍射效应分析
付建国1，2，梁中，梁静秋1*
1.应用光学国家重点实验室，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，青林长春130033 2.中国科学院研究生院，北京100049
摘要对基于多级微反射镜的傅里叶变换红外光谱仪的衍射效应进行了计算分析，讨论了多级微反射镜宽度，衍射距离以及波长产生的衔射效应对光谱复原的影响。从模拟的结果可知，在衍射距离小于10cm，反射南宽度大于0.5mm的情况下，衍射效应较小，而且操索出了一种可以减小噪声的数据处理方法。文竞的结论将应用于微型傅里叶变换红外光谱仪的设计、数据处理以及系统的优化。
傅里叶变换光谱仪；衍射效应；标量衍射理论；多级微反射镜
关键词
中图分类号：(438.2
引言
文献标识码：A
DOl; 10. 3964/j. issn.1000-0593(2010)12-3203-05
于特征距离时用传递函数采样法；当衍射距离大于特征距离时用点扩展函数采样法，当衍射距离等于特征距离时用加权函数采样法["1。基于多级微反射镜的衍射效应分析且前还术
傅里叶变换红外光谱仪一般分为时间调制型1.21和空间调制型37]两种类型。时间调制型傅里叶变换光谱仪采用驱动一个动镜米改变光程差，采集光谱信号。它的特点是能够实现较大的光程差，所以分辨率较商。但是，正是由于动镜的存在，这种类型的傅单叶变换光谱仪需要高精度的动镜驱动系统，不利于实时监测与在线检测。而空间型傅单叶变换光谐仪利用空间位置调制产生光程差，没有动镜驱动，内面可以用到实时监测与在线检测中，
一种新型的空间调制傅里叶变换红外光谱仪示意图如图1所示，这种光谱仪的基本结构与迈克避1涉仪一致，但其中的两个平面反射镜由两个固定的多级微反射镜代替，当两个多级微反射镜正交摆放时，就可使在空间不同位置产生的光程差成知阵分布（如图2）。这种空闻型的傅里叶变换红外光谱仪具有体积小，质量轻且无动镜驱动结构等优点，可用于实时监测与在线检测。但是由于这种光谱仪的核心部件为多级微反射镜，反射面具有周期结构，且反射面尺寸较小，会引入一定的衍射效应，降低信噪比，所以有必要对其进行分析并对系统进行优化(*。
本文采用一种白适应采样算法对基于多级微反射镜的傅里叶变换红外光谐仪的衍射效应进行了模拟计算。这种算法无需改变抽样点数和采样间隔就可以计算任意距离的衍射过程，在采样的点数与采样间隔不变的情况下，当衔衍射距离小
收稿日期：2010-02-10，修订日期：2010-05-20
见有相关研究，面衍射效应的影响是客观存在的，但对于光谱复原的具体影响有多大需要进行计算研究，这对于光谱仪的设计及后期研制及其重要。因此，本文分别对多级微反射镜的不同反射面宽度，在不同的波长以及不间衔射距离情况下的衔射效应进行了详细的分析，并且提出了减小衍射效应影响的方法，所得到结果将用于该光谱仪的整体设计及后期的数据处理。
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基于多级微反射镜的傅里叶变换光谱仪原理
图1是基于多级微反射镜的傅里叶变换光谱仪的计算模
型图，其核心部件是两个正交摆放的多级微反射镜。准直光线经分束器分为两束，分别被两个多级微反射镜反射后在分束器上相干。两个多级微反射镜的台阶数为m，台阶高度分别为d和md。光束在空间分为m份，台阶高度产生了相位调节，所以相1的光束产生光程差，并在空间上接一定规律分布，因此实现了光程差可控。设和Y分别为两个多级微反射镜的台阶序数，记为(,y)，则(,y)空间的干涉光程差为8=2d(my-z)。图3为以3X3阵列为例的空间调制光程差分布示意图。记求光程差与干涉强度，将其做傅里叶变换可得复原光谱。
基金项目：国家（863计划）项甘（2009AA04Z315)和国家自然科学基金项日（60977062，61027010)资助
作者简介：付建国，1984年生，中网科学院长春光学精密机械与物理研究所博上研究生
*通讯联系人
万方数据
e-mail; liangjqciomp.ac.cn
e-mail:jianguofu1984@163.com