[發(fā)明專利]基于磁光調(diào)制的光譜測(cè)量裝置及光譜測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410000783.3
• 申請(qǐng)日: 2014-01-02
• 公開（公告）號(hào): CN103759829A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊濤;黃維;許超;儀明東;李興鰲;周馨慧;何浩培;王義成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G01J3/447
• 分類號(hào): G01J3/447
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 楊楠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光譜測(cè)量裝置及光譜測(cè)量方法，屬于光學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光譜儀是一種重要的光學(xué)儀器。它是將光學(xué)方法與現(xiàn)代電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相結(jié)合，通過獲取所研究物質(zhì)的光譜信息來精確分析物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、成分和含量的基本設(shè)備。光譜儀具有分析精度高、測(cè)量范圍大、速度快等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于冶金、地質(zhì)、石油化工、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，也是軍事偵察、宇宙探索、資源和水文探測(cè)等必不可少的遙感設(shè)備（參見文獻(xiàn)[李全臣，蔣月娟。光譜儀器原理[M]，北京；北京理工大學(xué)出版社，1999]）。光譜技術(shù)的應(yīng)用幾乎覆蓋了所有的科學(xué)領(lǐng)域，包括醫(yī)藥、化學(xué)、地質(zhì)學(xué)、物理及天文學(xué)等，從海洋的底部到遙遠(yuǎn)的宇宙，光譜儀為我們收集周圍世界的信息。?

然而，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)光譜儀提出了更高的要求。特別是在如地質(zhì)礦產(chǎn)勘探、微流控和星載分析等一些特殊場(chǎng)合，需要光譜儀能抗振動(dòng)干擾能力強(qiáng)、光譜測(cè)量分辨率高、測(cè)量的波長(zhǎng)范圍大、功耗小和能夠快速、實(shí)時(shí)、直觀地獲取光譜信號(hào)，顯然，傳統(tǒng)的光譜儀器很難同時(shí)達(dá)到上述要求。譬如目前商用傅里葉變換光譜儀不僅體積較大、對(duì)振動(dòng)敏感、測(cè)量范圍主要在紅外波段，而且其分辨率受動(dòng)鏡移動(dòng)范圍影響，因此不適于野外等特殊環(huán)境測(cè)量；而光柵光譜儀分辨率不高，價(jià)格也不菲（參見文獻(xiàn)[Yang?Jae-chang,?et?al.?Micro-electro-?mechanical-systems-based?infrared?spectrometer?composed?of?multi-slit?grating?and?bolometer?array,?Jap.?J.?of?Appl.?Phys.?47(8),6943-6948(2008)]）。

因此，對(duì)于光譜儀來說，要求其在具有抗振動(dòng)的同時(shí)能夠降低成本，性能上能夠達(dá)到較高的光譜分辨率，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且易于制作，用現(xiàn)有的技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的成本較高、制作困難、對(duì)振動(dòng)敏感、分辨率不高、波長(zhǎng)測(cè)量范圍較窄等技術(shù)問題，提供一種基于磁光調(diào)制的光譜測(cè)量裝置及光譜測(cè)量方法。

本發(fā)明的基于磁光調(diào)制的光譜測(cè)量裝置，包括沿入射光方向依次設(shè)置的第一偏振片、磁光調(diào)制器件、第二偏振片、光探測(cè)器。

進(jìn)一步地，所述基于磁光調(diào)制的光譜測(cè)量裝置還包括設(shè)置于第一偏振片之前的光學(xué)準(zhǔn)直裝置。

進(jìn)一步地，所述基于磁光調(diào)制的光譜測(cè)量裝置還包括與所述光探測(cè)器信號(hào)連接的計(jì)算處理單元。

更進(jìn)一步地，所述計(jì)算處理單元與所述磁光調(diào)制器件的控制端連接，可對(duì)磁光調(diào)制器件的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行控制。

本發(fā)明基于磁光調(diào)制的光譜測(cè)量方法，使用以上任一技術(shù)方案所述基于磁光調(diào)制的光譜測(cè)量裝置，包括以下步驟：

步驟1、將所述光探測(cè)器所能探測(cè)的頻率范圍等分為n個(gè)頻寬為Δf的頻率段，n為大于10的整數(shù)，各頻率段的中心頻率為f₁,?f₂,…f_n?；

步驟2、令待測(cè)入射光依次通過第一偏振片、磁光調(diào)制器件、第二偏振片，并通過所述磁光調(diào)制器件進(jìn)行n個(gè)不同磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁光調(diào)制，用這n個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度下所述光探測(cè)器所探測(cè)到的值分別減去環(huán)境噪聲后，得到一組數(shù)值，記為P₁,?P₂,…P_n；?

步驟3、通過求解以下方程組得到待測(cè)入射光中各頻率分量f₁,?f₂,…f_n的大小P（f₁）,?P（f₂）,…，P（f_n）：