[發明專利]一種基于光譜映射的超分辨光譜分析方法

在審

• 申請號: 202310160930.2
• 申請日: 2023-02-24
• 公開（公告）號: CN115950839A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 靳致遠;章振;夏海云;余賽芬
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01N21/27
• 分類號: G01N21/27;G01N21/25;G01J3/28;G01J3/45
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張恩慧

1.一種基于光譜映射的超分辨光譜分析方法，其特征在于，所述分析方法包括以下步驟：

步驟1、飛秒脈沖激光器發射飛秒脈沖；

步驟2、通過時域拉伸將飛秒脈沖經過時域、頻域進行映射，頻率分量在時域上展開；

步驟3、經過步驟2處理后的脈沖進入馬赫曾德爾干涉儀，根據非平衡色散方法將光譜信息從光頻映射至射頻域；

步驟4、通過微波光子學信號處理方法將電頻信號以邊帶的形式加載到載波上，形成電譜到光譜的映射；

步驟5、在載波附近利用超分辨率的衍射光柵，對調制后的邊帶光譜進行色散，完成光譜的超分辨率分析。

2.根據權利要求1所述的一種基于光譜映射的超分辨光譜分析方法，其特征在于，所述步驟3采用馬赫曾德爾干涉儀對脈沖光光譜進行處理，馬赫曾德爾干涉儀包括參考臂和探測臂，參考臂中的色散值較大，探測臂中無色散但是有待測氣體；當脈沖經過參考臂時能夠進行更強的色散，當脈沖經過探測臂時，會保留吸收峰；當兩束相同的脈沖通過馬赫曾德爾干涉儀兩臂中不同的色散值使兩束脈沖在時域上有細微差別，干涉時會進行相互的光譜采樣，形成啁啾的時域干涉條紋。

3.根據權利要求2所述的一種基于光譜映射的超分辨光譜分析方法，其特征在于，對啁啾的時域干涉條紋通過采用傅里葉變換將吸收線的特征映射到了電譜，完成光頻至電頻的下轉換，傅里葉變換是一種線性的積分變換，是將脈沖時域上的吸收線映射至電頻域上，探測脈沖的待測吸收線特征映射到了電譜中。

4.根據權利要求1所述的一種基于光譜映射的超分辨光譜分析方法，其特征在于，所述非平衡色散方法將光頻范圍為至的光譜拍頻到無線電頻率范圍至，通過非平衡色散方法將光頻范圍為至的光譜拍頻到無線電頻率范圍至，將探測脈沖的待測吸收線特征映射到電頻譜中。

5.根據權利要求1所述的一種基于光譜映射的超分辨光譜分析方法，其特征在于，所述微波光子學信號處理方法將馬赫曾德爾干涉儀中輸出的微波信號輸入到強度調制器中，然后將微波信號以邊帶的形式調制到載波信號上，通過微波光子學信號處理方法將微波信號以邊帶的形式調制到光載波上。

6.根據權利要求5所述的一種基于光譜映射的超分辨光譜分析方法，其特征在于，所述步驟4利用微波光子學信號處理技術將無線電頻率范圍rf1至rf2的信號以邊帶的形式，通過調制器調制到載波的一階邊頻帶上，完成電頻至光頻的映射，在載波兩側形成至或至，再將探測脈沖在電頻譜上的吸收特征以邊帶的形式調制到光譜上。

7.根據權利要求6所述的一種基于光譜映射的超分辨光譜分析方法，其特征在于，所述步驟5通過輸出的調制波由載波附近超分辨的衍射光柵進行空間色散，探測器接收，對微波信號進行處理，通過在窄帶上采用超分辨率衍射光柵，將從微波光子信號處理系統出來的光，在載波附近邊帶范圍大小的窄帶超分辨率衍射光柵，可實現對最初至的光譜進行超分辨。