第34卷，第6期 2014年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
弹光调制傅叶变换光谱技术研究
Vol, 34,No, 6 , pp1502-1505
June,2014
陈友华1，王召巴1,2，王志斌12，王艳超，李永帅1，张宇寒
1.山西省光电信息与仅器工程技术研究中心，山西太原030051
2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051
摘要为进一步提高弹光调制傅里叶变换光谱仪光谱分辨率，提出了一种折返式弹光调制干涉仪结构，该结构通过在弹光晶体前后表面镀制相互交错的的全反射膜，并让人射光线以约10"的倾斜角人射，使得被测光束在晶体内部产生多次反射，增大光在干涉仪中的传播距离并提高了调制光程差，建立了折返式弹光调制傅里叶变换光谱仪干涉-光谱反演数学模型，并在此基础上设计搭建了相应的前置收集光系统，并进行了激光光源和氙灯光源的遥测实验，实验所得干涉条纹清晰、稳定，结果表明，所设计的多次反射式弹光调制傅里叶变换光谱仪的光谱分辨率达到13cm-1，且该方案使得光线在晶体内部产生反射，降低了光能损失，保证了系统性噪比，最后的光谱反演结果表明，所设计光谱系统的技术可行，为后续的样机研制以及光谱、辐射标定等工作奠定了基础。
关键词
弹光调制干涉仪；折返式；傅里叶变换光谱仪；光谱分辨率
中图分类号：TH74
引言
文献标识码：A
D0I: 10, 3964/j. issn, 10000593(2014)06-1502-04
法，或者基于驻波原理的长棒状弹光调制干涉仪结构12}，前者要同时控制多块PEM同频同相振动，难度较大，且受到串接的多晶体界面影响，在提高光谱分辨率的同时，光通量
弹光调制傅里叶变换光谱仪（photo-elastic modulator based Fourier transform spectrometer，PEM-FTs)是傅里叶变换光谱技术的一组重要分支，其核心器件一干涉仪，由弹光调制器以及一组正交的偏振片构成，其因独特的干涉调制机理(应力双折射干涉调制)，产生了一些新的技术特点，诸如极高的干涉调制速度（S量级）、静态、时间调制和抗振动能力强（谐振工作状态），并带来了一些新的应用领域，诸如对高速、瞬态荧光发光现象进行定性识别等".91，
受限于弹光调制器（photo-elasticmodulator，PEM)的调制光程差，现有的PEM-FTs的光谱分辨率存在不足，其应用领域也受到了一些限制.因此，与PEM-FTs相关的研究工作的重点便在如何进一步提高光谱分辨率上。研究者们一方面致力于提高单块PEM的调制光程差，但受晶体材料热学、力学特性约束，光程差增加的效果有限，同时过高的驱动电压所导致的过大应变，会引起材料性质的一些非线性变化，而且过大的应变会引起其固有频率热漂移，使得谐振工作过程难以控制，目前该方案达到的最好结果为50m左右11；另一方面则致力于对弹光调制干涉仪进行结构改进，如将几块几何尺寸、谐振频率相同的弹光调制器审联的办
收稿日期：2013-04-11，修订日期：2013-10-20
将急剧下降，且需后者尚未见相关原理样机的研究报道
本工作提出了一种折返式弹光调制干涉仪结构，该结构的特点在于，仅在一块PEM内部产生多次反射，降低了反射损失，保证了系统信噪比，且只需要控制单块PEM的报动状态，控制难度低。
折返式弹光调制干涉仪理论模型
由于弹光调制干涉仪的应力分布为余弦方式，中心应力
最大，边缘最小，因而传统弹光调制于涉仪光人射一般股是在晶体最大应力处-申心位置，人射光传播距离为晶体厚度D，如图1(a)所示；图1(b)是本工作所提出的折返式弹光调制干涉仪结构示意图，其基本思想是，通过在晶体前后面，以旋转对称方式镀制反射膜，采用倾斜入射办法，使人射光在晶体内多次反射，增大了光在晶体内的传播距离。根据光程差公式一么，相应的调制光程差也会增大。由于晶体申的应力-折射率按余弦规律分布，导致了光在不同折返路径上的光程差不尽相同，因而需建立新的干涉-光谱反演函数关系。
基金项目：国家自然科学基金仅器专项基金项目(611127015)和国际科技合作项目(2012DFA10680)资助
作者简介：陈友华，1986年生，中北大学信息与通信工程学院博土研究生
e-mail: chenyh110512(@163. com