第31卷，第7期 2011年7月
光谐学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
微型MOEMS阿达玛变换近红外光谱仪
张智海1.2，莫祥霞1.2，郭媛君1.2，王
伟1.2
1.重庆大学光电技术及系统数育部重点实验室，重庆400044
400044
2.重庆大学新型微纳器件与系统技术国家重点学科实验室，重庆
Vol.31,No.7.pp1975-1979
July,2011
摘要提出一种运用微光机电系统（micro-opto-electro-mechanicalsystems，MOEMS)闪罐光概，动态产生阿达玛变换模版的微型近红外光谱仪。它具有体积小、价格低、扫描速度快等突出优点。分析了这种新型近红外光谱仪的结构和工作原理，通过对M()EMS闪耀光栅编程，动念生成了63阶阿达玛模版。实验得到的光谱波形与岛津光谱仪测量结果吻合。检测波长范阔为900～1500nm，分辨率为19nm，单次打描时间2.4 s，信噪比为44.67：1，光路尺寸为70mmX130mm，总体重量<1kg，符合实时、便携的要求。
关键词
近红外光谱仪；阿达玛变换；微光机电系统；闪罐光栅
中图分类号：TH744.1 引言
文献标识码：A
DOl: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2011)07-1975-05
使用新兴的微光机电系统技术制造的MOEMS光调制器模版具有体积小、动态模板产生灵活、扫描速度快、使于集成等突出优点。它克服了机械式模版的振动和磨损容易引
阿达玛变换（Hadamardtransfom，HT）起近30年来发展起来的类似于傅里叶变换的一种新型光谱调制技术，具有高信噪比、高光通量以及单检测器等优点，特别适用于微弱光谱测蛋[1.2]。阿达玛变换光谱仪是兽通色散型光谱仪和多通道光谱仪的结合体。普通色型光谱仅中，样品的光辐射经过光栅或校镜的色散，其谱带通过单个狭缝的选通，分别被探测到。阿达玛变换光谱仪是采用一系列经过编码组合的狭缝，使多个谱带的光能量组合通过，并同时被探测到。随着编码模版的循环移动或按特定序列变换，可以得到不同的组合光强信号。
作为阿达玛变换光谐仪中的关键器件-HT编码模板，大致可以分为以下几类：机械移动或旋转式模版；液晶空间光调制器模版：微光机电系统（micro-opto-electro-mechanical systems，MOEMS)[*$]光调制器模版。
机械移动和旋转式模版的优点是，码元对光的调制接近理想的开和关的状态，面且杂散光的水平较低。但是模版需要作间歇式的连续运动，导致运动部件容易产生机械疲劳、对准误差和不稳定，编码速度相对较低(6)。
液品空间光调制器模版避免了机械可动部件产生的不良
影期，但它的开关切换速度仍然较慢，码元对光的调制不能微到全开和全关，面且液品的吸收光谱限制了其在可见光和近红外谱带的应用[89]。
收稿日期：2010-10-19，修订日期：2011-01-20
基金项目：国家中央高校基本科研业务费(CDJZR10120017)资助
作者简介：张智海，1975年生，重庆大学副教授万方数据
人误差的缺点，对光的调制速度、带宽和效率又明显优于流品空间光调制器模版，是近年来的研究热点。Fateley等以 DMA的10X10个相邻微镜为一个阿达玛单元，对化学试样在可见光风域内进行拉受超光谱成像研究，获得了液体和不同固体样品的拉受图像以及简单的单像素点的试样光谱，但日前仪能获取试样的15X17像索图像io)。Wehlburg等设计了一系列可在1.25～2.5μm光谱使用的微镜，研制了一种新的阿达玛变换遥感成像光谱仪[)。Dieh]等发展了一种微镜线阵，它可用作阿达玛变换光谱仪的入口模板，由静电控制的微镜可以偏转5°，可使反射光进人或偏离光谱仅。实验系统用了18个像素的微镜阵列。该系统的信噪比和分辨率与相间规模的常规光谱仪相比有显著提高，但是由于传感器仍然使用1024个像素的线阵探测器，使得传感器的成本和性价比无法进一步优化，也没有看到对标准样本的检验结果[12]。
本文提出的新型近红外光谱仪，对MOEMS内罐光栅编程，动态产生Hadamard变换模版。它在具有曾通Hadamard 变换光谱仪优点的同时，又具有结构紧资、体积小、动态模版产生灵活、扫描速度快、便于集成等突出优点，克服了传统的光谱仪体积大、结构复杂、机械机构的振动和损容易引人误差等缺点。
e-msil; zzhineq@163. com, zzhincqsina.com