[发明专利]一种弹光调制傅里叶变换光谱的定标方法

说明书

本发明涉及弹光调制傅里叶变换光谱仪中，弹光调制干涉信号经过离散傅里叶变换后，频谱的定标方法，包括：在弹光调制傅里叶变换光谱仪中，采用单色激光作为参考，测量激光干涉图的最大光程差，以此最大光程差为参数，实现重建光谱的频谱定标；但是所测最大光程差是与入射光的波长、晶体的折射率相关的。因此，以参考激光测量的最大光程差实现重建光谱定标时，需要进行校正；校正时采用公式，对各个离散点的折射率进行校正。由于公式中的n₀(N)、f_c(N)均为未知量，在校正过程中，采用f(N)代替f_c(N)，计算f_c(N)所对应的折射率，然后实现频率坐标的校正。校正后的频率再通过实验进行引入误差的二次校正。最后基于所重建的光谱强度值和校正的离散频率值，实现重建光谱的定标。

技术领域

本发明涉及弹光调制傅里叶变换光谱技术领域，更具体而言，涉及一种弹光调制傅里叶变换光谱的定标方法，该光谱的定标方法涉及到弹光调制干涉图的最大光程差与折射率、波长的关系；傅里叶变换后的各个离散频率值以最大光程差参数获取，以参考光进行定标需要进行折射率补偿的问题；以及基于折射率的频率补偿方法。

背景技术

以弹光调制器作为干涉仪的弹光调制傅里叶变换光谱仪具有测量速度快、光谱范围宽、抗震性能好等优点，在瞬态光谱探测领域具有潜在应用价值。弹光调制器作为弹光调制干涉仪的主要部件，是由弹光晶体和压电石英晶体组成。其中，弹光晶体作为通光晶体，其基于弹光效应实现光束的调节，产生干涉图。

为了基于弹光调制干涉图，重建入射信号的光谱信息，需要检测干涉图的最大光程差参数。在常用的时间调制型傅里叶变换光谱仪中，普遍采用参考激光测量干涉图的最大光程差。在傅里叶变换中，傅里叶变换的频率分辨率用频率采样间隔Δf描述，表示谱分析中能够分辨的两个频谱分量的最小间隔，而此间隔与连续信号在时域的持续时间T成反比。连续信号在时域的持续时间反映在干涉图中，则是干涉图的最大光程差。弹光调制器的弹光晶体的折射率不是恒定值，它是与入射光的波长、温度有关的变量。这就使得在相同的应变条件下，针对不同的入射光信号，弹光调制器产生的相位延迟量是不同的。

通常是用808nm的激光作为参考光源，测量弹光调制干涉图的最大光程差，并基于此参数，设定频域的离散间隔频率点将带来频谱标定误差。为了准确的重建弹光调制干涉图的光谱图，实现频率坐标的准确标定，有必要对弹光调制光谱图的定标方法进行改进。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的不足，本发明提供一种弹光调制傅里叶变换光谱的定标方法，该方法可实现基于弹光调制器的傅里叶变换干涉图的光谱重建和频谱准确定标。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种弹光调制傅里叶变换光谱的定标方法，按照以下步骤进行：

步骤一：采用单色激光为光源，弹光调制器为通光晶体，使用下述公式来计算弹光调制干涉图的最大光程差，

上式中，d为弹光调制器通光方向的厚度，λ为入射光的波长，n_r0(λ)为晶体在该波长下的折射率，δ₀为最大调制应力，π₁₂,π₁₁为不同通光方向的应力弹光系数张量；

步骤二：以上述得到的最大光程差为参数，获得离散傅里叶变换光谱横坐标的标定参数；

步骤三：离散傅里叶变换光谱横坐标的各个频率点，是以该离散频率点的静态折射率对离散傅里叶变换光谱横坐标的标定参数进行校正获取。

步骤四：基于校正的频率点坐标，实现重建光谱的频谱定标。

所述步骤二中，在离散傅里叶变换中，所计算的各个频率值为：