高分辨率可見光傅里葉變換光譜測(cè)量方法研究.pdf

1、傅里葉變換光譜測(cè)量技術(shù)在紅外和近紅外波段已經(jīng)逐漸取代分光式測(cè)量技術(shù)成為光學(xué)測(cè)量的重要手段，具有高通量、多通道、寬光譜測(cè)量范圍和高光譜定標(biāo)精確度等優(yōu)點(diǎn)，而在可見光波段，它仍然具有高分辨率、測(cè)量精度高、高通量等優(yōu)點(diǎn)。本文利用光束折疊技術(shù)和雙路干涉技術(shù)，將傅里葉變換光譜測(cè)量技術(shù)拓展到可見光波段，通過改善光路，提高光學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，獲取高精度的干涉圖樣，提高光譜測(cè)量系統(tǒng)的分辨率。
　　實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路:利用邁克爾遜干涉儀實(shí)現(xiàn)雙路干

2、涉，獲得參考光和被測(cè)光的干涉圖，其中兩路干涉儀的動(dòng)鏡固定在同一平移臺(tái)上，具有相同的動(dòng)鏡平移量，因?yàn)閰⒖脊飧缮婀饴肥撬拇握郫B的，所以參考光光路光程差的變化量是被測(cè)光光路光程差變化量的四倍。我們獲得干涉圖后，對(duì)參考光干涉圖進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大和過零比較，獲得光程差定位脈沖信號(hào)，對(duì)被測(cè)光干涉圖進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和信號(hào)放大，利用定位脈沖信號(hào)觸發(fā)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)被測(cè)光信號(hào)進(jìn)行采樣，再經(jīng)傅里葉變換獲得被測(cè)光光譜曲線。相比于原實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選用單縱模

3、穩(wěn)定型He-Ne激光光源，改善了頻率穩(wěn)定性;添加標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)面包板，提高系統(tǒng)光路的準(zhǔn)直性;采用直流伺服電機(jī)代替交流伺服電機(jī)使平移臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式由步進(jìn)式變?yōu)檫B續(xù)式，降低平移臺(tái)振動(dòng)造成的影響;優(yōu)化光電檢測(cè)、信號(hào)放大和過零比較電路，減小光電檢測(cè)單元誤差對(duì)光程差定位精度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)措施大幅度提高了光譜測(cè)量的精度和分辨率。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)掃描長(zhǎng)度可達(dá)8cm，理論精度應(yīng)約為0.063 cm-1實(shí)際精度光譜分辨僅為1.048cm-1，經(jīng)選段掃描同

4、樣長(zhǎng)度的掃描測(cè)量，獲得的He-Ne激光光譜測(cè)量曲線的分辨率是不同的，因而證明，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所使用的光學(xué)平移臺(tái)的精度是影響進(jìn)一步提高測(cè)量精度的主要原因。
　　同時(shí)，本論文研究進(jìn)行了雙光路折疊的傅里葉變換光譜測(cè)量方法的嘗試。參考光干涉光路進(jìn)行了四次折疊，被測(cè)光光路進(jìn)行了二次折疊，選用與上述實(shí)驗(yàn)同樣的光學(xué)元件、光學(xué)平移臺(tái)、光電檢測(cè)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，新設(shè)計(jì)的雙光路折疊測(cè)量系統(tǒng)在掃描同樣長(zhǎng)度的情況下，提高了一倍的光譜分辨率，并且測(cè)