空间调制型傅里叶变换光谱仪光场的均匀性研究.docx

空间调制型傅里叶变换光谱仪光场的均匀性研究
引言
傅里叶变换光谱仪是一种常见的光谱测量设备，被广泛应用于化学、物理、天文学等领域的光谱分析中。而空间调制型傅里叶变换光谱仪则是一种新型光谱仪器，它利用空间调制技术对光场进行调制，可以实现高分辨率、高精度的光谱测量。然而，在实际应用中，空间调制型傅里叶变换光谱仪的光场均匀性问题是一个重要的研究方向。
本文的研究目的在于探究空间调制型傅里叶变换光谱仪光场的均匀性特性，为其在实际应用中提供参考。
一、空间调制型傅里叶变换光谱仪光场的构成及调制方式
空间调制型傅里叶变换光谱仪的光场由多个平行的光束构成，这些光束之间的距离相等，构成一个等间距的光栅状光场。这些光束可以通过液晶空间调制器（LCOS）进行调制，从而实现光场的调制。
LCOS是一种利用液晶分子对光的偏振旋转进行光学调制的器件。在空间调制型傅里叶变换光谱仪中，LCOS通常被安置在从采样点开始的距离中心的位置。
LCOS通过调节不同的电压来调制每个液晶分子的偏振角度从而达到光场的调制。液晶分子的偏振角度在每个像元上进行精确的调节，并在诸如矩阵时序等处理之后传输，从而在所需的位置上形成偏振模式。该模式表示了每个像元的光学相位。最后，在透镜的作用下，模式融合后贴合到可见和红外光谱区域的光谱范围内，形成了所需的空间调制光场。
二、空间调制型傅里叶变换光谱仪的光场均匀性问题
在光学领域中，光场均匀性是一种非常重要的性能参数。对于空间调制型傅里叶变换光谱仪来说，光场均匀性问题往往成为一个关键的限制因素。因此，对空间调制型傅里叶变换光谱仪的光场均匀性进行研究和分析是非常必要的。
目前，空间调制型傅里叶变换光谱仪光场均匀性的研究主要集中在两个方面，分别是空间调制器的校准以及光学系统的优化。
1.空间调制器的校准
空间调制型傅里叶变换光谱仪的空间调制器是一个非常关键的部分。因为它的不正确校准可能会导致光场的不均匀性。因此，对空间调制器的校准至关重要。
对于LCOS，通常应该采用物理模型来描述其行为。物理模型可以将空间调制器视为一个系统，它对光场进行调制，并最终输出归一化的亮度图像。
校准空间调制器的方法是通过调整输入到系统的80-90个相邻电压来匹配理论模型。这种方法以前被证明是非常有效的，并且确保空间调制器的操作模式良好，从而提高LCOS的次波抑制比和调制精度。
2.光学系统的优化
由于傅里叶变换光谱仪中存在不同的光学元件和系统，因此优化这些元件和系统的布局和参数也是提高光场均匀性的一个重要方法。
通常，可以使用远场干涉图来评估空间调制器的性能。远场干涉图描绘了光场的质量。通过在适当的空间位置进行干涉测量，并在各个频度和各个角度上对光场进行探测，可以获得高精度的光场质量信息。
通过对光学系统进行优化，例如增加镜片数量和预设偏振器，可以改善LCOS设置。这可以帮助克服光场不均匀性，从而提高光谱的精度和分辨率。
三、结论
本文主要研究了空间调制型傅里叶变换光谱仪的光场均匀性问题，并提出了对空间调制器进行校准和优化光学系统的方法。通过这些方法可以提高光场的均匀性，并改善光学性能。这将提高空间调制型傅里叶变换光谱仪的应用效果和广泛应用前景。