简介 @JL+xfz
rtM!|apr 傅里叶变换光谱仪(FTS)是利用干涉仪与一个平移反射镜来产生干涉图样的光学仪器。干涉图的傅里叶变换提供了光源的频谱。由于FTS提高了测量速度、分辨率的提升和简洁的机械结构性[1],FTS方法通常优于单色仪。在FRED中模拟FTS并不复杂。在本案例中,在FRED中将会使用一个嵌入式脚本来创建和运行FTS模型。将会使用该模型分析三种不同的光谱。 U|HF;L Qy+&N*k> 在FRED中建立光谱仪 cjel6 nj
+5BhC9=b 为了简化过程,使用一个理想的点光源、理想的透镜和理想的分束表面(图1)。详细的扩展光源、真实的镜头、分束器或线栅分束器可以纳入其中使之用于更加实际的分析。 &R
"Q j7M[]/| 图1 简单的傅里叶变换光谱仪模型,由一个点光源、理想透镜和具有可移动反射镜的迈克尔逊干涉仪组成。来自光源的准直光束被送入到50/50的分束器上。反射光传播到一个固定的反射镜(绿色),透射光传播到一个平移反射镜(蓝色)。来自两个路径的光经过分束器后重新组合,收集到的能量在(黑色)探测器处测量。
bkgJz+u FRED模型的第一步是创建一个相干的点光源对象。接着,创建一个光谱并分配给光源。光谱可以从文本文件导入、图片的数字化取样或者由特定的函数(高斯或黑体)计算得到。使用FRED“lens Module”表面类型构成的“自定义元件”对象,可以创建理想透镜,透镜位于距离点光源10mm处。“lens Module”表面具有10mm的焦距和5mm的半孔径。接下来,使用与准直光束成45度角的平面表面创建理想分束表面。创建了自定义“50/50”分束涂层(图2)并应用到该表面。 B "z`X!\
L)LW5%.6 eHjn<@ 图2 自定义50/50分束涂层规格。如果指定一个单一波长,则涂层将同样适用于光源的所有波长。
)KLsa`RV: 系统中的两个反射镜是通过两个FRED的“Mirror”对象,它们都具有“反射”涂层和“反射所有”光线追迹控件。每个反射镜位于距离分束器20mm处,一个在+y方向上平移,另一个在+z方向上。最后,在垂直于分束器的组合光束方向上,添加一个吸收表面和对应的分析面,模型就完成了。 oIP<7gz QQwD)WG 运行光谱仪重现光源光谱 VYZkHjj)2i
oT\u^WU 在初始结构中,干涉仪两光束路径具有相同的路径长度,即光程差(OPD)为零。为了收集光源的光谱信息,一个反射镜必须移动一些距离来改变OPD。在反射镜的移动的每一步中,落到探测器上的功率将会被收集。由此产生的探测器功率和OPD的图像,称为干涉图,并将会经过一个快速傅里叶变换(FFT)来确定光源功率和光空间频率。为了自动运行这一过程,可以创建一个嵌入式脚本(写在FRED内置BASIC中)来移动反射镜和收集探测器的值。 02~+$R]L :uD*Q/ 在下面的例子中,平移反射镜用1024步移动了总距离为0.04mm。由于FFT算法的缘故,步数必须为2的幂次。分辨率越高,产生的频谱越准确。低分辨率的反射镜扫描会有干涉图欠采样的风险。欠采样的干涉图会导致FFT中的低频混淆。光谱作为“均匀间隔、根据光谱加权”分配给光源,充分的采样光谱同样重要。在这个例子中,使用的波长采样的最大数目为256。欠采样的光源光谱在重现的光谱中会产生余弦条纹。 iJ rF$Xw ?5<