[發(fā)明專利]一種基于電光調制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量結構

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410857812.8
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104501957A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設計）人: 張瑞;李晉華;王志斌;李克武;張敏娟;王耀利;陳友華;陳媛媛
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發(fā)明一種基于電光調制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量結構，屬于傅里葉光譜測量技術領域。

背景技術

小型化、高光譜分辨率、高速的光譜測量技術在科學研究、航天、軍事、安全生產等方面有廣泛的應用。在現有的光譜儀中，傅里葉變換光譜儀在靈敏度、光譜分辨率等方面較其它如光柵、棱鏡等類型光譜儀有著明顯的優(yōu)勢，因而被廣泛應用于光譜測量領域。隨著科學的發(fā)展、軍事、航天等高科技領域的飛速發(fā)展，對光譜測量儀器的小型化、光譜測量速度、光譜分辨率、抗干擾等方面的要求也越來越苛刻。現有傅里葉變換光譜儀已無法完全滿足要求，因此研究小型靜態(tài)高分辨率的傅里葉變換光譜儀具有重要意義。

傅里葉變換光譜儀多采用動鏡掃描的邁克爾遜干涉具的結構，可以獲得很高的光譜分辨率，但速度慢、對掃描機構的抗震動和鏡面的要求高。由于這些缺點，研究者在驅動方式和動鏡掃描方法上進行了改進。據報道OPTRA公司開發(fā)的高速諧振鏡傅里葉變換光譜儀[High-Speed?Resonant?FTIR?Spectrometer.Next-Generation?Spectroscopic?Te?chnologies?III.Proc.of?SPIE，2010，7680，768?00S-76800S-12]在分辨率為8cm^-1時，其速度可達10kHz。雖然上述改進使傅里葉變換光譜儀的速度已有顯著提高，但無法完全克服因機械運動帶來的低速、抗震性能差、體積大等缺點，限制了其在高速、高穩(wěn)定、小型化的光譜測量領域應用。因此，有必要對其進行改進。

發(fā)明內容

為了克服現有技術中存在的不足，提供一種通過改變電壓實現調制光程差的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量，該結構實現了高光譜分辨率、無運動部件、調制速度快。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種基于電光調制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量結構，空間坐標為X軸、Y軸和Z軸，所述X軸、Y軸和Z軸相互垂直，包括縮束準直模塊、小型靜態(tài)干涉具和高速光電探測器，所述縮束準直模塊、小型靜態(tài)干涉具和高速光電探測器沿Z軸依次放置。

所述縮束準直模塊包括第一透鏡、光闌和第二透鏡，所述第一透鏡、光闌和第二透鏡沿Z軸依次放置。

所述小型靜態(tài)干涉具包括起偏器、小型電光調制器和檢偏器，所述起偏器、小型電光調制器和檢偏器沿Z軸依次放置。

所述起偏器的偏振方向平行于X軸，小型電光調制器的電場方向平行于X軸，檢偏器的偏振方向平行于Y軸。

所述小型電光調制器采用橫向電光效應。

所述小型電光調制器上下兩面鍍電極，驅動電壓頻率為50kHz-200kHz。

所述小型電光調制器的電光晶體沿X軸方向厚度為20μm-50μm，沿Y軸方向寬度為10mm-20mm，沿Z軸方向長度為30mm-50mm。

本發(fā)明與現有技術相比所具有的有益效果為：

1、調制光程差通過電光效應調制電壓實現，無運動部件，抗震性強，實現靜態(tài)傅里葉光譜測量。

2、小型電光調制器采用橫向電光效應，減小加工和鍍電極的難度。

3、小型電光調制器通過減小電光晶體電場方向的厚度實現大光程差調制，進而實現高的光譜分辨率。

4、起偏器偏振方向平行于X軸，小型電光調制器電場方向平行于X軸，檢偏器偏振方向平行于Y軸，這樣可以提高有效干涉信號的強度，消除干涉信號的直流成分。

5、干涉信號調制頻率的快慢可以通過改變調制電壓頻率實現，并且電光調制頻率比機械調制頻率快很多。

6、由于沒有運動部件，起偏器、小型電光調制器和檢偏器組成的小型靜態(tài)干涉具體積較小。

附圖說明

下面通過附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細的說明。

圖1為本發(fā)明的放置示意圖；

圖2為光學縮束準直示意圖；

圖3為電光調制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量原理圖；

圖4為小型電光調制器示意圖。

圖中1為縮束準直模塊、2為小型靜態(tài)干涉具、3為高速光電探測器、4為第一透鏡、5為光闌、6為第二透鏡、7為起偏器、8為小型電光調制器、9為檢偏器。

具體實施方式

下面實施例結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。