第34卷，第11期 2014年11月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 34 ,No. 11 -pp2934-2937
November,2014
新型傅里叶变换光谱探测系统相位误差校正方法王宁，龚天诚：陈建君，李阳，杨艺宁，朱永，张洁，陈伟民
重庆大学光电工程学院，重庆400044
摘要为了降低基于MEMS（micro-electro-mechanical systems)微镜的傅里叶变换光谱探测系统复原光谱仪的畸变，提高复原光谱的质量，减小系统相位误差的影响，提出广一种系统相位误差的修正方法。首先分析了基于MEMS微镜的傅里叶变换光谱探测系统中相位误差的主要来源，分析结果表明：该新型傅里叶变换光谱探测系统的相位误差来源于光程差的零点漂移，该相位误差可以通过改进该系统十涉仪的结构号人过零采样并利用Mertz乘积法进行修正。搭建了光谱探测系统的实验平台，对该相位误差校正方法进行了实验验证，实验结果表明：采用广改进十涉仪并利用Mertz乘积法校正误差后的光谱探测系统所测得的复原光谱质量得到明显改善，去除了原复原谱畸变产生的负峰，且旁瓣得到明显抑制。该相位误差校正方法能够很好的降低相位误差对系统性能的影响，能够有效地提高系统的光谱探测性能。在提出的基于MEMS微镜的新型傅里叶变换光谱探测系统的基础上，分析了该系统相位误差的来源，提出了一种系统相位误差的修正方法，提高了系统的光谱探测性能
关键词傅里叶变换光谱；相位误差；Mertzproductmethod
中图分类号：TH744.1
文献标识码：A
引言
D0I: 10. 3964/j. issn. 1000-0593 (2014)11-2934-04
带来的相位误差，提高广复原光谱质量， 1相位误差分析
傅里叶变换光谱仪因其在红外波段具有的优势而受到研
究人员的广泛青崃。然而传统傅里叶变换光谱仪存在系统复杂且对工作环境要求苛刻等缺陷，所以其微型化、便携化、民用化一直是业界的难题"。近年来，随着MEMS技术的出现及成熟，基于MEMS技术的微型化傅重叶变换光谱仪迅速发展。具有代表意义的有长春光机所提出的新型的空间调制型微型傅重叶变换光谱仪：OmarManzardo等利用微机电系统技术加工制成层状光栅干涉仪}；ErikRDutch等也利用微加工技术集成迈克尔逊干涉仪在单片系统上实现微型光谱仪等3]。这些研究推动了微型化傅里叶变换光谱仪的快速发展，但是它们都存在实现工艺复杂、实现成本较高且实用价值小等明显的缺陷。
重庆大学提出的基于MEMS微镜的傅里叶变换光谱仪
系统结构简单紧漆，环境适应性强且具有便于实用化的应用前景.4}。但是前期实验发现，该系统存在明显的相位误差，导致复原光谱发生畸变，复原光谱质量不高。本文从理论上分析了该系统的相位误差来源，对该系统的干涉仪进行改进并结合Mertz乘积法对相位误差进行修正，消除了零点漂移
收稿日期：2013-11-04，修订日期：2014-03-21
基金项目：国家自然科学基金项目(60976084)资助
作者简介：王宁，1983年生，重庆大学光电工程学院博士后
基于MEMS微镜的傅里叶变换光谱探测系统采用了一
臂倾斜的迈克尔逊十涉仪来实现连续变化光程差下的十涉，并利用MEMS微镜的光束选择功能对干涉图进行采样1.4] 由于该光谱探测系统中的干涉仪摒弃了传统的动镜系统，从而大大减少了光谱探测系统的可动部件，提高了光谱探测系统的环境适应能力。
如图1所示，光源发出的光经过准直透镜准直以后进人
有立方体分束器和反射镜构成的十涉仪发生十涉，十涉光经过样品池以后照射到MEMS微镜。由数字电路控制的 MEMS微镜逐列偏转，反射对应于不同光程差的十涉光进入干涉光强探测系统。探测得到的不同光程差的干涉光经过逆傅里叶变换得到复原光谱。复原光谱计算式为4
B=
I(h)cos (4 vkztan 0)
(1)
其中B为包含有仪器函数的复原光谱，m为MEMS微镜的总列数，n为MEMS微镜的列序号，为微镜列宽，6为倾斜反射镜的顾角。前期的可行性实验中将立方体分束器一面镀
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