[发明专利]基于光开关阵列的干涉光谱仪及制作方法

摘要

基于光开关阵列的干涉光谱仪及制作方法，涉及红外光谱探测与红外光谱分析技术领域，解决传统时间调制傅里叶变换红外光谱仪由于采用高精度的动镜驱动系统带来的体积大、重量沉等问题，并存在空间调制傅里叶变换红外光谱仪由于采用制冷型红外面阵探测器带来的成本高等问题，由光源、准直镜、分束器、横向阶梯相位反射镜、纵向阶梯相位反射镜、光开关阵列、聚焦镜和点探测器组成。本发明利用两个阶梯相位反射镜分别对被分束器分开的两个正交的相干光场进行分布式相位调制，并利用光开关阵列与点探测器对干涉光场进行振幅调制实现分步式选通和探测的光谱仪。本发明降低了成本，具有微小型化、轻量化、低成本、便携性好等优点。

主权项

1.基于光开关阵列的干涉光谱仪，包括准直镜(2)、分束器(3)、横向阶梯相位反射镜(4)、纵向阶梯相位反射镜(5)、光开关阵列(6)、聚焦镜(7)和点探测器(8)，光源(1)发出的光束经准直镜(2)后出射平行光束，所述平行光束经分束器(3)反射后入射至横向阶梯相位反射镜(4)，经分束器透射后的光束入射至纵向阶梯相位反射镜(5)，所述横向阶梯相位反射镜(4)和纵向阶梯相位反射镜(5)分别对入射的光束进行空间分布式相位调制后再次经分束器(3)发生干涉，形成干涉光场阵列；所述干涉光场阵列入射到光开关阵列(6)上，所述光开关阵列(6)中的每个光开关单元对干涉光场阵列中的每个干涉光场单元进行分步式接收，并由聚焦镜(7)会聚到点探测器(8)上，获得干涉光强采样序列；其特征是；/n所述横向阶梯相位反射镜(4)和纵向阶梯相位反射镜(5)将入射光场分割成多个光场单元，并且每一个光场单元对应横向阶梯相位反射镜(4)的一个行反射镜单元和纵向阶梯相位反射镜(5)的一个列反射镜单元；横向阶梯相位反射镜(4)上每个行反射镜单元对应一个相位调制量，纵向阶梯相位反射镜(5)上每个列反射镜单元对应另一个相位调制量，当横向阶梯相位反射镜(4)与纵向阶梯相位反射镜(5)反射的光场发生干涉时，横向阶梯相位反射镜(4)上每个行反射镜单元与纵向阶梯相位反射镜(5)上每个列反射镜单元对应的干涉光场具有一个相位差，出射光场为具有空间相位差分布的干涉光场阵列，且每一个干涉光场单元对应着一个不同的相位差；/n出射的干涉光场阵列入射到光开关阵列(6)上，所述光开关阵列(6)中每个光开关单元对应干涉光场阵列中的一个干涉光场单元，当光开关阵列(6)上某一个光开关单元处于开路状态时，则入射光场与该光开关单元所对应的干涉光场单元通过，并经聚焦镜(7)被点探测器(8)接收；/n设定横向阶梯相位反射镜(4)有M个行反射镜单元，每个行反射镜单元的宽度为a，纵向阶梯相位反射镜(5)有N个列反射镜单元，每个列反射镜单元的宽度为b，所述光开关阵列(6)中每个光开关单元的尺寸为s×t，光开关阵列(6)数目为K×L，所述光开关阵列(6)的每个光开关单元与干涉光场阵列的每个干涉光场单元一一对应，设定光开关阵列(6)中每个光开关单元的尺寸满足关系s≤a，t≤b，且光开关阵列(6)的阵列数目满足K≥M，L≥N；/n设定入射光场的光波的波长为λ，点探测器(8)的尺寸为c×d，所述点探测器(8)上的弥散斑尺寸为2λf/s×2λf/t，所述点探测器(8)光敏面的尺寸满足