本人在进行基于多级阶梯镜的静态傅里叶变换
光谱仪的仿真工作。
g9Ty%|Q7( TPLv]$n 在Zemax中搭建了如图所示的结构。其中1为矩形
光源,2为分束板,3为补偿板,4为低阶阶梯镜,5为高阶阶梯镜,6为矩形探测器。
)$K\:w> LYiIJAZ. FD[4?\W]# -C8LM ls 仿真后在矩形探测器记录相干辐照度,得到如图结果。
S4rm K& Oc-ia)v1G ge1U1o 9Q1w$t~Y 高低阶梯镜阶数皆为38阶,但只取其中32阶进行研究以抑制衍射效应,可以采样得到32*32=1024个数据。具体处理流程为:定位数据矩阵中与图片中色块中心对应的坐标,取周围数据去除粗大误差后取平均值。对图中32*32个色块反复进行上述操作,得到32*32的数据矩阵。对矩阵进行重新排列,得到与光程差为自变量的一维采样序列。理论上采样序列中各个辐照度的值与对应光程差的总能量是成正比的。采样序列经过后续傅里叶余弦变换得到不同波数(波数是
波长的倒数,与频率成正比)的光的能量分布。
|XMWi/p ["e;8H[K)% 设置了两个能量为100W,波长不同的矩形光源进行多次仿真,得到了以下结果。(本人明白可以使用
系统波长设置使用一个光源实现,但为总能量设置方便使用两个光源实现)
E(&zH;?_ &*oljGt8 只使用一个波长为3.3um的光源:
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y|NY,{:] 可见单一频率的光频谱分析正常。
MO|Pv j~[ GIfs]zVr` 只使用一个波长为3.31um的光源:
foB&H;A4oC mX, @yCI .- []po rDu?XJA 可见单一频率的光频谱分析正常。
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)l 只使用一个波长为3.4um的光源:
/iJsa&W} ?}S!8;d !1@oZ( SpOSUpl% 可见单一频率的光频谱分析正常。
+;Gvp=hk [?(qhp! 同时使用两个波长为3.3um的光源:
)q/brCq dj}P|v/;z uKB V`I 1v<uA9A%[ 可见两束同一频率的光频谱分析正常。
,mK UCG Q8]S6,pt 同时使用波长为3.3um的光源和波长为3.31um的光源:
Zm(}~C29 ]iZ-MG)J 84s:cO \lyHQ-gWhc 两种不同波数的勉强可分辨,这已经接近设计上的理论分辨率了。但在距离理论波数250个波数的位置,隐约可见小尖峰。
4 XGEw9`3 vkW;qt}yO 同时使用波长为3.3um的光源和波长为3.4um的光源:
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9D nE:Wl 1KJ[&jS ] ZB5NTNf> 可见两束不同频率的光频谱分辨不正常,以理想波数为中心明显出现边频伴线。
3ZvQUH/{W /)rv Ndn 总结出边频伴线具有以下特性:
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1r] 1、伴线出现间隔为250个波数。对采样得到的1024个数据直接进行FFT变换得到1024个“频域”数据时,FFT结果与上面提供的使用其他算法得到的结果是一致的,这是符合理论的。然而值得一提的是,进行FFT变换伴线出现间隔为32个,这正好是阶梯镜的阶梯数。
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Rr 2、伴线距离中心频率越远强度越弱。
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