第31卷，第6期 2011年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
扩展光源对微型FTIR光谱复原的影响分析
付建国1.2，梁中翥"，梁静秋1·
Vol.31,No.6,pp1723-1726
June，2011
130033
1.应用光学国家重点实验室，中国科学院长春光学精密机板与物理研究所，吉林长春 2.中国科学院研究生院，北京100049
摘要分析了基于多级微反射镜的傅里叶变换红外光谱仪（FTIR一Fouriertransforminfraredspectrome ter)中扩展光源对光谱复原的影响，计算了干涉强度与光源立体角之间的关系。分析表明，扩展光源存在的立体角导致系统的相干长度变短，光谱分辨率降低。当扩展光源的立体角小于0.001时，系统的分辨率接近理论设计值。减小光源尺寸会降低系统的光通量。因此，需要在设计中结合系统信噪比的要求，选取合适尺寸的扩展光源。
傅里叶变换红外光谱仪；误差分析；扩展光源；分辨率
关键词
中图分类号：0438.2
引言
文献标识码：A
DOl: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2011)06-1723-04
1基本原理
微型空间调制傅里叶变换红外光谱仪由于没有动镜驱动系统，结构紧漆，因而适合用于实时检测与在线监测，将在大气环境检测，水污染检测等领域得到广泛应用(1-)。图1为一种基于多级微反射镜的微型空间调制傅里叶变换红外光谱仪，这种光谱仪利用两个固定的多级微反射镜取代了传统的时间调制傅里叶变换光谱仪的动镜与定镜。两个多级微反射镜正交摆放，可以在空间不同位置产生光程差，并呈矩阵分布冈。
由于傅里叶变换红外光谱仪采用扩展光源，所存在的立体角使准直后的平行光束存在一定的视场角[(81)]。有一定视场角的平行光束在干涉系统中产生的光程差除了与两个多级微反射镜的之间距离有关外，还与平行光的视场有关，从而导致多级微反射镜空间调制的光程差与理论设计存在差异，降低系统光谱分辨率。目前尚未有相关依据能给出这种光谱仪对立体角的最大容限，因此有必要对其进行详细分析。
本文通过对该光谱仪扩展光源的理论分析，计算了干涉强度与立体角的关系，给出了该系统对扩展光源立体角的最大容限。可以以此为依据，结合光谱仪的性能参数，在光学系统设计中对扩展光源提出要求。
收稿日期：2010-09-13，修订日期：2010-11-05
图1是基于多级微反射镜的微型傅里叶变换红外光谱仪的示意图，核心部件为两个正交摆放的多级微反射镜，可以实现光程差的空间调制。光源出射的光经透镜准直，然后被分束器分为两束，两束光分别被多级微反射镜反射后在分束器上相干。若多级微反射镜台阶数为m，则光束在空间上分为m份。若小台阶高度为d，则大台阶高度为md。若r和y 分别为两个多级微反射镜的台阶序数，则(z，y)对应的光程差为8=2d(my一r)。图2为以3X3阵列为例的空间调制光程差分布示意图。记录光程差与干涉强度，将其做傅里叶变换可得复原光谱。
波数为>的光波在反射面（3，y)上的干涉光强表达式为
I(,r,y) 第一领多导我式
B, (v)(1 + eteaka) 2m
Fig, 1Scheme of a Fourier transform spectrometer
based on step mirror
基金项目：国家高技术研究发展计对项目(2009AA04Z315)和国家自然科学基金项目（60977062，61027010)资助
作者简介：付建国，1984年生，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所博士研究生
通讯联系人
万方数据
e-mail; liangiq@ciomp, ac, cn
e-mail,jianguofu1984@163,com
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