傅里葉變換光譜儀角鏡二面角誤差分析研究

胡景森，黃 旻，高 寒

（1.中國科學院 空天信息創新研究院 計算光學成像技術重點實驗室，北京 100094；2.中國科學院大學 光電學院，北京 101408）

引言

光譜儀是獲取物質光譜的儀器，可以對物質結構和組分進行高精度分析，是目前科學研究中重要的檢測和分析手段。光譜儀以其分析精度高、測試速度快、無損檢測等優點，在化工、環境、食品、遙測等領域得到了廣泛的應用[1-4]。其中，時間調制型傅里葉變換紅外光譜儀(Fourier transform infrared spectrometer，FTIRS)，因其光譜分辨率高、光通量大等顯著優點[5]，逐漸成為目前光譜分析的主流儀器。傳統的時間調制型FTIRS 中干涉儀部分采用經典的邁克爾遜干涉儀結構，由平面動鏡、定鏡和分束器等部分構成。在實際應用中，由于裝調誤差，可能會導致平面動鏡或平面定鏡傾斜，使光束偏轉，影響光譜復原質量[6-8]。常用解決辦法是使用動態準直系統[9-10]，但是動態準直系統必須先檢測到誤差，再進行校準，導致調整過程總是滯后。雖然可用角反射鏡[11-12]和貓眼反射鏡[13]代替平面定鏡和平面動鏡來解決光束偏轉問題，但是這兩類光譜儀動鏡安裝的位置可能發生橫移，或在運動過程中可能偏離理想的運動方向，對干涉質量造成影響[14-15]。目前，主流的高性能時間調制型FTIRS 多采用旋轉方式產生光程差，角鏡擺臂型FTIRS[16]即為其中一種。相較于其他類型光譜儀，角鏡擺臂型FTIRS 消除了剪切問題[17]，具有結構緊湊、對元件傾斜不敏感等特點[18]，現已廣泛用于光譜儀設計中[19-20]。

由于存在裝調誤差，角鏡擺臂型FTIRS 中角反射鏡的3 個反射面之間不一定嚴格垂直。……