第36卷，第12期 2016年12月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 36,No.12·pp3951-3957
December, 2016
用于远程探测的空间外差拉曼光谱技术研究
胡广骁1.2.3，熊伟1.2.3*，罗海燕1-3，施海亮1.3，李志伟1.3，沈静1.2.3，方雪静1.2，3
1.中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所，安徽合肥230031 2.申国科学技术大学，安徽合肥230026
3.中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室，安微合肥230031
摘要空间外差拉变光谱技术是一种新型拉变光谱探测技术，具有光通量大、高分辨率、无移动部件等技术优势，非常适用于行星探测任务中，对行星表面的矿物及有机物进行分析，探寻可能存在的生命标志物。作者将这一技术运用于远程拉受光谱探测中，对远程空间外差拉受光谱仪的光谱分辨率、光谱范围及信嗪比等主要特性进行了分析与实验验证。文章对远程空间外差拉曼光谱探测的基本原理进行了简述，设计搭建了一套实验平台，并进行了定标，验证了其性能参数。在此基础上，获取了10m处部分无机固体样品、有机样品及天然矿物的拉曼散射信号，对系统信噪比进行了估计。由于装调精度不高、光学器件缺陷等原因，系统远非理想。但测试结果表明，对于大部分样品的主要拉受散射峰，系统信噪比优于5，基本可以满足清楚分辨典型拉变谱峰的要求，依然可以证明这一技术的可行性。空间外差拉变光谱技术可以弥补色散型光栅光谱仪与傅里叶变换型光栅光谱仪的主要技术缺陷，在行星表面物质探测与分析领域具有较大的应用前景。作者对于这一技术的研究一定程度上证明了空闻间外差拉变光谱技术在远程探测方面的潜力，可为远程空间外差拉曼光谱仪的工程实现提供参考。
关键词空间外差拉曼光谱技术；远程探测；高光谱；干涉；傅里叶变换
中图分类号：0433.4
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/i. issn. 10000593(2016)12395107
分辨率较高的情况下，其需要较窄的人射狭缝，限制了系统的光通量，进而影响了探测灵敏度，其他现有的拉曼光谱技术虽也有应用于远程探测的，但局限性较强，如傅里叶变换
拉变光谱技术是一种非弹性光散射技术，由C.V.Ra-man于1928年首先提出[]，拉曼光谱具有信息丰富、拉曼额移与人射光频率无关、分析效率高及无损伤探测等特点，已经广泛应用于包括化学]、物理]、生物]、医药6-6]、地质["-8]等领域。
当利用拉曼光谱仪实现对较远处（十几厘米至几百米量
级)的目标进行探测时，即为远程拉受光谱探测技术，由于其在固体与液体目标，尤其是矿物与有机质分析方面的独特能力，使得这一技术非常适用于行星表面探测等任务中[9-16] 。
目前，可应用于远程探测的拉曼光谱系统主要基于色散型光栅光谱仪，此类光谱仪具有无运动部件、分辨率高、可配合门控法应用于背景光环境下等优点。但是，在要求光谱
收稿日期：2015-08-27，修订日期：2015-12-11
基金项目：中国科学院创新基金项目(CXJJ-16Q136)资助
拉曼光谱仪，由于其存在移动部件，无法配合脉冲激光器与门控探测器实现强环境光条件下的探测。
空间外差光谱技术是20世纪90年代快速发展起来的一
种新型光谱分析技术，它综合了光栅及无动镜十涉技术于一体，同时具有了干涉仪的高通量和光栅空间衍射特点11，在一确定的中心波长范围内（如光栅闪罐波长），可以获得极高的光谱分辨率。NathanielRGomer等提出可以将这一技术运用于拉曼光谱探测中，用于行星表面的矿物分析及生命标志物的探寻12-13)。
本文基于这一新型静态干涉型拉曼光谱探测技术，利用
532nm连续激光器与口径127mm望远镜，进行了远程目标探测的研究，并获取了部分天然矿物的实测拉曼光谱，证明广SHRS这一技本在远程拉变光谱探测方面的可行性。
作者简介：胡广驼，1990年生，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所硕士研究生
万方数据系人e-mail：frankaiofm.ac.cn
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