[发明专利]一种基于偏振干涉仪的光谱复原修正方法

说明书

本发属于一种基于偏振干涉仪的光谱复原修正方法。包括以下步骤：1】预处理；所述预处理包括干涉信号采样、降噪和相位校正；确定快速傅里叶变换(Fast fourier transform，FFT)点数N；确定波数范围v₀～v₁；2】傅里叶变换；对预处理所得干涉信号采用FFT算法进行计算；3】修正；4】坐标变换。本发明提供了一种只需确定相位补偿器的材料属性即可采用软件算法的方式进快速、有效地将FFT所得波数逐一补偿的基于偏振干涉仪的光谱复原修正方法。

技术领域

本发明涉及傅里叶变换光谱复原领域，特别是一种基于偏振干涉仪的光谱复原修正方法。

背景技术

对于经典的迈克尔逊干涉光谱仪而言，动反射镜在扫描时任意波长的光程差变化在理论上讲是一致的。任意波长的余弦干涉曲线的相位变化主要取决于波数和扫描量，不同波长的调制频率之比等于波数之比。因此，对于复色光，直接进行快速傅里叶变换(Fastfourier transform，FFT)即可准确还原出光谱曲线。对于一些非线性干涉信号比如弹光调制干涉，其相位变化与扫描量呈非线性关系，而傅里叶变换只适用于相位均匀采样的前提下，因此直接用FFT将带来严重的光谱失真，于是一种非均匀快速傅里叶变换(Non-uniformfast fourier transform，NUFFT)算法应运而生，该算法在论文“弹光调制干涉具干涉数据的获取及光谱复原”(激光技术,2013, 37(3):409-412.)中作了详细报道。

对于偏振干涉而言，干涉曲线的相位变化与上述两种形式均有不同。首先，对单波长而言，相位变化与扫描量是线性的，这一点与经典迈克尔逊干涉是一致的，因此无法采用NUFFT算法；其次，不同波长的调制频率之比则取决于波数与双折射率差的乘积，因此不能直接采用FFT，否则将导致严重的光谱失真。综上所述，对于偏振干涉光谱而言，传统的FFT和NUFFT均无法准确进行光谱复原。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种基于偏振干涉仪的光谱复原修正方法，在FFT的基础上对所得波数按照晶体材料的色散特性进行逐一补偿和修正，最终获得准确的光谱复原。

本发明的技术方案是：一种基于偏振干涉仪的光谱复原修正方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1】预处理

所述预处理包括干涉信号采样、降噪和相位校正；确定快速傅里叶变换(Fastfourier transform，FFT)点数N；确定波数范围v₀～ v₁；

2】傅里叶变换

对预处理所得干涉信号采用FFT算法进行计算，得到波数v′₁与波数v′₀；

3】修正

单色光的偏振干涉曲线调制频率随着扫描保持稳定，不同波长的干涉曲线调制频率之比为双折射率差与实际波数乘积之比；设定光谱范围中最高波数v₀为基准：

利用FFT所得波数v'₁、v'₀和基准波数v₀之间的数学关系如公式(3)，采用牛顿法求解出真实的波数v₁，从而完成波数的修正；经过上述步骤将v₀～v₁范围内所有波数v_n逐一修正；

4】坐标变换

将修正后的波数v_n与FFT所得的幅值建立对应关系，得到修正后光谱曲线；

上述步骤2】傅里叶变换获得初始波数值；所述步骤3】修正获得修正后的真实波数值。