[發明專利]基于散射原理的光譜測量系統及方法

有效

• 申請號: 201710393207.3
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107014491B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 宮睿;馮蕾;朱磊;劉杰濤;郭成飛;王劍南
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01J3/44
• 分類號: G01J3/44
• 代理公司: 深圳精智聯合知識產權代理有限公司44393
• 代理人: 王海棟

1.一種基于散射原理的光譜測量系統，其特征在于，包括：待測支路(A)、標定支路(B)、分光棱鏡(3)、散射編碼分系統(C)、探測器(6)；所述待測支路(A)與所述標定支路(B)均與所述分光棱鏡(3)連接，所述分光棱鏡(3)、所述散射編碼分系統(C)及所述探測器(6)依次串行連接；其中，

所述待測支路(A)用于接收待測信號光(1)；

所述標定支路(B)用于產生標定光；

所述分光棱鏡(3)用于對所述待測信號光(1)和所述標定光進行合束處理形成合束光；

所述散射編碼分系統(C)用于對所述合束光進行擴散和編碼處理以將所述待測光信號的光譜信息映射為散斑圖；

所述探測器(6)用于接收所述散斑圖。

2.根據權利要求1所述的光譜測量系統，其特征在于，所述待測支路(A)包括準直系統(2)。

3.根據權利要求1所述的光譜測量系統，其特征在于，所述標定支路(B)包括單色儀(7)和標定光源(8)，所述單色儀(7)分別與所述標定光源(8)和所述分光棱鏡(3)相連。

4.根據權利要求3所述的光譜測量系統，其特征在于，所述標定光源(8)為非相干光光源。

5.根據權利要求3所述的光譜測量系統，其特征在于，所述散射編碼分系統(C)包括擴束準直系統(4)和隨機散射介質(5)，所述擴束準直系統(4)和所述隨機散射介質(5)依次串接于所述分光棱鏡(3)與所述探測器(6)之間；其中，

所述擴束準直系統(4)用于對所述合束光進行擴束處理形成擴束光；

所述隨機散射介質(5)用于對所述擴束光進行編碼處理形成所述散斑圖。

6.根據權利要求5所述的光譜測量系統，其特征在于，所述擴束準直系統(4)包括第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡；所述標定光源(8)位于所述第一透鏡的焦距處，所述第一透鏡、所述第二透鏡和所述第三透鏡的光軸重合。

7.根據權利要求5所述的光譜測量系統，其特征在于，所述隨機散射介質(5)為各向同性散射介質。

8.一種基于散射原理的光譜測量方法，適用于如權利要求1～6任一項所述的系統，其特征在于，所述方法包括：

步驟1：根據待測信號光的光譜范圍及光譜分辨率確定標定光源的標定光譜的范圍及步長；

步驟2：打開標定支路，關閉待測支路；

步驟3：對標定光譜的范圍進行掃描以完成標定；

步驟4：關閉標定支路，打開待測支路；

步驟5：采集待測信號光對應的散斑圖，依據光譜傳輸矩陣采用奇異值分解法求得所述光譜傳輸矩陣的逆矩陣，從而重建出待測信號光光譜。

9.根據權利要求8所述的光譜測量方法，其特征在于，步驟3包括：

間隔一個步長調整單色儀輸出的中心波長；

使用探測器對中心波長的光對應的強度分布圖進行采集形成散斑圖；

將散斑圖轉化為列向量，由列向量組成所述光譜傳輸矩陣以完成所述標定。