全光纤傅里叶变换光谱仪的关键技术研究

第2卷， 7 9第期 200 9年 7月

光

谱

学

与

光

谱

分

析

Vo. 9 No 7 p 1 7— 7 0 12, ., p 7 7 1 8

S e to c p n p c r l p c r s o y a d S e ta ay i An l ss

Jl uy,2 0 09

全光纤傅里叶变换光谱仪的关键技术研究 王安，朱灵，张龙，刘勇，朱震，李志刚，巫建东，范彦平 安徽省光子器件与材料重点实验室，中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽合肥 2 0 3 301

摘

要研究一种基于光纤 MahZ h dr干涉仪结构的全光纤傅里叶变换光谱仪 (ie o r rt n fr c-e n e f rfu i r som b e a

s et mee,F TS。设计了光程调制范围可达 2c的压电陶瓷光纤相位调制器， p cr tr F ) o m代替传统傅里叶变换光 谱仪中的动镜产生光程扫描。实验中采用 13 0n B激光器作为参考光源， 1 l DF n对测试光干涉图进行等光程间隔采样，以消除压电陶瓷非线性光程调制产生的误差。通过对测试光干涉图做傅里叶逆变换得到测试光

光谱图。利用该 F T F S系统测量了 AS E宽带光源的光谱，并将测量结果和光栅光谱仪测量结果进行了对比， 结果表明两者所测 AS E光谱线型一致。最后，利用光纤光栅作为样品， F T对 F S系统的光谱分辨率进行了 检测，光谱分辨率达到了 0 7 m . 8c关键词。

傅里叶变换光谱仪；光纤干涉仪；光谱分析文献标识码： A D:1 . 94 i n 1 0—5 3 2 0 )71 7—4 OI 0 3 6￣.s . 0 00 9 (0 9 0—7 70 s光纤和光纤耦合器分别代替传统光路和分束镜，利用压电陶

中图分类号：0 3 . 4 31

引言 傅里叶变换光谱法是分析物质原子和分子吸收、发射光谱的有效手段。其原理是利用干涉图与光源光谱图之间的对 应关系，通过测量干涉图并对干涉图进行傅里叶变换，到得

瓷的压电效应来改变光纤的长度代替动镜移动实现光程差的扫描， .初步实验光谱分辨率达到了 7c m~。

傅里叶变换光谱仪的分辨率由干涉仪两臂的光程差决 定[要提高分辨率必须提高两臂的光程差。本文设计了基 1,于压电陶瓷的光纤相位调制器，加大了两臂光程差的调制范围，提高

了光谱分辨率，现了对 AS实 E宽带光源的光谱测 量。

光谱图，而获取光谱信息_。与传统傅里叶变换光谱仪进 1] ( S相比，光纤傅里叶变换光谱仪 ( I )有无运动 r )全 F S具部件、体积小、抗电磁干扰、耐高温和耐化学腐蚀等优点，

是光谱分析的有力工具。法国巴黎天文台的 Z a陆续报 h o等 道了用于天文观测的、采用双光纤干涉仪结构的全光纤器件

1 F TS原理 F 如图1所示，设单色光 (o从端口 1 )进入干涉仪即 El —

傅里叶变换光谱检测装置l] tl l 2;Se e z e等利用温度效应实]现相位调制，建立了光纤傅里叶变换光谱仪，光谱分辨率为 4c, m但是由于采用传统光学分束器易受环境震动影响， 且温度调制光程在参考光信号中出现不规则脉冲，易造成容相位误差和强度误差；F o g t 6立了一种基于光纤光 rg a等L建 栅的全光纤傅里叶变换光谱检测装置，光谱分辨率相当于

E (且 Ez,在忽略损耗的条件下，MahZ h d r 0 )—O c -e n e干

涉仪的传输矩阵为

[一矾[善 ]] 合，略各自的双折射和偏振态演化的前提下，忽则有 一

㈣ ( 2 )

式中，丁l和分别为两光纤耦合器 C和 C 1 2的传输矩阵； B为中间两臂光纤的传输矩阵。在只考虑某个偏振方向的耦

0 8 m一， .2 e但是由于受光纤光栅周期的限制，光谱分辨率和 测量范围受到很大的限制，只适合测量相干长度比较长的谱

线；外，此全光纤傅里叶变换光谱仪还可用于光纤光栅的解 调， vs Dai等采用全光纤傅里叶变换光谱法，实现了光纤

r√l。卜 l I D ￣ D/ 1] L j J

Bag r光栅传感器的波长解码 l;课题组曾建立了基于 g 7本] MahZ h d r c- e n e干涉仪的全光纤傅里叶变换光谱仪『] 8,采用 收稿日期：20—50。 0 80—6修订日期： 0 80—2 2 0—81基金项目：中国科学院科技创新基金项目( ) J1 1资助 C (一6 ) J作者简介：王安， 9 8年生，中国科学院安徽光学精密机械研究所研究员 15 emal h l a f a.l - i:zu@ i m. cc o l

, i wa g n if a. n

y l ma: n a@aom.c u

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