一種基于電光調(diào)制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種基于電光調(diào)制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量結(jié)構(gòu)，屬于傅里葉光譜測量【技術(shù)領(lǐng)域】；提供一種通過改變電壓實現(xiàn)調(diào)制光程差的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量，該結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了高光譜分辨率、無運動部件、調(diào)制速度快；包括縮束準(zhǔn)直模塊、小型靜態(tài)干涉具和高速光電探測器，所述縮束準(zhǔn)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(zhǔn)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(diào)制器和檢偏器，所述起偏器、小型電光調(diào)制器和檢偏器沿Z軸依次放置；本發(fā)明主要應(yīng)用在傅里葉光譜測量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利說明】-種基于電光調(diào)制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一種基于電光調(diào)制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量結(jié)構(gòu)，屬于傅里葉光譜測量

【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 小型化、高光譜分辨率、高速的光譜測量技術(shù)在科學(xué)研究、航天、軍事、安全生產(chǎn)等 方面有廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)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(yīng)用于光譜測量領(lǐng)域。隨著科 學(xué)的發(fā)展、軍事、航天等高科技領(lǐng)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?，F(xiàn)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。
[0003] 傅里葉變換光譜儀多采用動鏡掃描的邁克爾遜干設(shè)具的結(jié)構(gòu)，可W獲得很高的光 譜分辨率，但速度慢、對掃描機構(gòu)的抗震動和鏡面的要求高。由于該些缺點，研究者在驅(qū)動 方式和動鏡掃描方法上進行了改進。據(jù)報道OPTRA公司開發(fā)的高速諧振鏡傅里葉變換光 譜儀出igh-Speed Resonant FTIR Spectrometer. Next-Generation Spectroscopic Te chnologies Ill.Proc. of SPIE，2010,7680,768 00S-76800S-12]在分辨率為 8cm-i時，其 速度可達(dá)10曲z。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(lǐng)域應(yīng)用。因此，有必要對其進行改進。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種通過改變電壓實現(xiàn)調(diào)制光程差的小型 靜態(tài)傅里葉光譜測量，該結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了高光譜分辨率、無運動部件、調(diào)制速度快。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] 一種基于電光調(diào)制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量結(jié)構(gòu)，空間坐標(biāo)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(zhǔn)直模塊、小型靜態(tài)干設(shè)具和高速光電探測器，所 述縮束準(zhǔn)直模塊、小型靜態(tài)干設(shè)具和高速光電探測器沿Z軸依次放置。
[0007] 所述縮束準(zhǔn)直模塊包括第一透鏡、光闊和第二透鏡，所述第一透鏡、光闊和第二透 鏡沿Z軸依次放置。
[000引所述小型靜態(tài)干設(shè)具包括起偏器、小型電光調(diào)制器和檢偏器，所述起偏器、小型電 光調(diào)制器和檢偏器沿Z軸依次放置。
[0009] 所述起偏器的偏振方向平行于X軸，小型電光調(diào)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。
[0010] 所述小型電光調(diào)制器采用橫向電光效應(yīng)。
[ocm] 所述小型電光調(diào)制器上下兩面鍛電極，驅(qū)動電壓頻率為50曲Z-200曲Z。
[001引所述小型電光調(diào)制器的電光晶體沿X軸方向厚度為20 ym-50ym，沿Y軸方向?qū)挾?為10mm-20mm，沿Z軸方向長度為30mm-50mm。
[0013] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果為：
[0014] 1、調(diào)制光程差通過電光效應(yīng)調(diào)制電壓實現(xiàn)，無運動部件，抗震性強，實現(xiàn)靜態(tài)傅里 葉光譜測量。
[0015] 2、小型電光調(diào)制器采用橫向電光效應(yīng)，減小加工和鍛電極的難度。
[0016] 3、小型電光調(diào)制器通過減小電光晶體電場方向的厚度實現(xiàn)大光程差調(diào)制，進而實 現(xiàn)高的光譜分辨率。
[0017] 4、起偏器偏振方向平行于X軸，小型電光調(diào)制器電場方向平行于X軸，檢偏器偏振 方向平行于Y軸，該樣可W提高有效干設(shè)信號的強度，消除干設(shè)信號的直流成分。
[001引 5、干設(shè)信號調(diào)制頻率的快慢可化圍過改變調(diào)制電壓頻率實現(xiàn)，并且電光調(diào)制頻率 比機械調(diào)制頻率快很多。
[0019] 6、由于沒有運動部件，起偏器、小型電光調(diào)制器和檢偏器組成的小型靜態(tài)干設(shè)具 體積較小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 下面通過附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細(xì)的說明。
[0021] 圖1為本發(fā)明的放置示意圖；
[0022] 圖2為光學(xué)縮束準(zhǔn)直示意圖；
[0023] 圖3為電光調(diào)制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量原理圖；
[0024] 圖4為小型電光調(diào)制器示意圖。
[0025] 圖中1為縮束準(zhǔn)直模塊、2為小型靜態(tài)干設(shè)具、3為高速光電探測器、4為第一透鏡、 5為光闊、6為第二透鏡、7為起偏器、8為小型電光調(diào)制器、9為檢偏器。

【具體實施方式】
[0026] 下面實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的描述。
[0027] 如圖1所示，一種基于電光調(diào)制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量結(jié)構(gòu)，空間坐標(biāo)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(zhǔn)直模塊1、小型靜態(tài)干設(shè)具2和 高速光電探測器3,所述縮束準(zhǔn)直模塊1、小型靜態(tài)干設(shè)具2和高速光電探測器3沿Z軸依 次放置，所述高速光電探測器3將調(diào)制后的干設(shè)光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，為后續(xù)的傅里葉光 譜反演提供探測數(shù)據(jù)。
[002引如圖2所示，所述縮束準(zhǔn)直模塊1包括第一透鏡4、光闊5和第二透鏡6,所述第一 透鏡4、光闊5和第二透鏡6沿Z軸依次放置，所述第一透鏡4、光闊5和第二透鏡6組成的 縮束準(zhǔn)直模塊1對被測光進行縮束準(zhǔn)直，提高光能利用率及調(diào)節(jié)光強。
[0029] 如圖3所示，所述小型靜態(tài)干設(shè)具2包括起偏器7、小型電光調(diào)制器8和檢偏器9， 所述起偏器7、小型電光調(diào)制器8和檢偏器9沿Z軸依次放置，實現(xiàn)對被測光的干設(shè)調(diào)制，無 運動部件，光程差通過電光探測器兩端的電壓調(diào)制。
[0030] 所述起偏器7的偏振方向平行于X軸，小型電光調(diào)制器8的電場方向平行于X軸， 檢偏器9的偏振方向平行于Y軸，該樣可W提高有效干設(shè)信號的強度，消除干設(shè)信號的直流 成分。
[0031] 所述小型電光調(diào)制器8采用橫向電光效應(yīng)，減小加工和鍛電極的難度。
[0032] 所述小型電光調(diào)制器8上下兩面鍛電極，確保電光調(diào)制器電場方向平行于X軸，驅(qū) 動電壓頻率根據(jù)實際需要及電光晶體材料尺寸適當(dāng)選擇，頻率優(yōu)選50曲Z-200曲Z。
[0033] 如圖4所示，所述小型電光調(diào)制器8的電光晶體沿X軸方向厚度H優(yōu)選 20 y m-50 y m，確保一定電壓下有較強的電場，進而有高的調(diào)制光程差，高的光譜分辨率；電 光晶體沿Y軸方向?qū)挾萕優(yōu)選10mm-20mm ;電光晶體沿Z軸方向長度L優(yōu)選30mm-50mm。
[0034] 由于小型電光調(diào)制器8的有效通光面積較小，縮束準(zhǔn)直模塊1確保更多的光能被 調(diào)制，提高整個裝置的探測靈敏度，光闊5改變被測光的強弱調(diào)節(jié)光強，確保高速光電探測 器3不飽和；高速光電探測器3得到的干設(shè)信號經(jīng)過傅里葉變化得到被測光的光譜信息。
[0035] 如圖2所示，被測光經(jīng)過偏振方向平行于X軸的起偏器7后進入小型電光調(diào)制器 8,經(jīng)在X方向加電場的電光調(diào)制器折射率楠球繞Z軸轉(zhuǎn)動45°，如圖3所示的X'與X軸 的夾角為45°，y'與y軸的夾角為45°，光進入小型電光調(diào)制器8的折射率分別為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于電光調(diào)制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量結(jié)構(gòu)，空間坐標(biāo)為X軸、Y軸和Z軸， 所述X軸、Y軸和Z軸相互垂直，其特征在于：包括縮束準(zhǔn)直模塊（1)、小型靜態(tài)干涉具（2) 和高速光電探測器（3)，所述縮束準(zhǔn)直模塊（1)、小型靜態(tài)干涉具（2)和高速光電探測器（3) 沿Z軸依次放置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電光調(diào)制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量結(jié)構(gòu)，其特征 在于：所述縮束準(zhǔn)直模塊（1)包括第一透鏡（4)、光闌（5)和第二透鏡（6)，所述第一透鏡 (4)、光闌（5)和第二透鏡（6)沿Z軸依次放置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電光調(diào)制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量結(jié)構(gòu)，其特征 在于：所述小型靜態(tài)干涉具（2)包括起偏器（7)、小型電光調(diào)制器（8)和檢偏器（9)，所述起 偏器（7)、小型電光調(diào)制器（8)和檢偏器（9)沿Z軸依次放置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于電光調(diào)制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量結(jié)構(gòu)，其特征 在于：所述起偏器⑵的偏振方向平行于X軸，小型電光調(diào)制器⑶的電場方向平行于X軸， 檢偏器（9)的偏振方向平行于Y軸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于電光調(diào)制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量結(jié)構(gòu)，其特征 在于：所述小型電光調(diào)制器（8)采用橫向電光效應(yīng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于電光調(diào)制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量結(jié)構(gòu)，其特征 在于：所述小型電光調(diào)制器（8)上下兩面鍍電極，驅(qū)動電壓頻率為50kHz-200kHz。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于電光調(diào)制的小型靜態(tài)傅里葉光譜測量結(jié)構(gòu)，其特征 在于：所述小型電光調(diào)制器（8)的電光晶體沿X軸方向厚度為20 ym-50ym，沿Y軸方向?qū)?度為10mm-20mm，沿Z軸方向長度為30mm-50mm。
【文檔編號】G01J3/28GK104501957SQ201410857812
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】張瑞, 李晉華, 王志斌, 李克武, 張敏娟, 王耀利, 陳友華, 陳媛媛 申請人:中北大學(xué)