[发明专利]一种傅里叶光谱仪光谱复原装置及复原方法

权利要求书

1.一种傅里叶光谱仪光谱复原装置的复原方法，包括宽带光源（1）、激光（2），其特征在于：所述宽带光源（1）、激光（2）耦合进入光纤（3），所述光纤（3）后设置有分光用的立方棱镜（5），所述立方棱镜（5）一侧设置有反射光用的移动反射镜（7），所述立方棱镜（5）另一侧设置有反射折射光用的固定反射镜（6），所述立方棱镜（5）再一侧设置有对干涉光进行分光的二向色镜（8），所述二向色镜（8）一侧设置有宽带光探测器汇聚透镜（9）和宽带光探测器（10），所述二向色镜（8）另一侧设置有激光探测器汇聚透镜（11）、激光探测器（12）；

所述光纤（3）与立方棱镜（5）之间设置有光纤准直透镜（4）；

所述移动反射镜（7）朝向或远离立方棱镜（5）移动；

所述傅里叶光谱仪光谱复原装置的复原方法包括以下步骤：

（ⅰ）搭建干涉光路

宽带光源（1）和激光（2）通过光纤（3）进行混合，光纤（3）的出射光通过光纤准直透镜（4）进入干涉光路，出射光入射到立方棱镜（5）后分成两路传播，一路折射进入固定反射镜（6），另外一路透射进入移动反射镜（7）；

（ⅱ）调节移动反射镜使两束反射光干涉

移动移动反射镜（7）使移动反射镜（7），固定反射镜（6）反射回的光和移动反射镜（7）反射回的光在立方棱镜（5）处形成干涉光；

（ⅲ）将干涉光分光并接收转化为电信号

二向色镜（8）将立方棱镜（5）出射的干涉光分成两路，一路为宽带干涉光，该路光通过激光探测器汇聚透镜（11）后被激光探测器（12）接收，转换成宽带干涉电信号，另外一路为激光窄带干涉光，该路光通过宽带光探测器汇聚透镜（9）后被宽带光探测器接收（10），转换成窄带干涉电信号；

（ⅳ）获取宽带干涉数据和窄带干涉数据

采集卡（14）被控制卡（13）输出的同步信号触发，对步骤（ⅲ）中两路干涉电信号进行同时采集，获取宽带干涉数据和窄带干涉数据，采集卡（14）由计算机（15）设定采集半个驱动周期信号的宽带光和窄带光干涉电信号，采集卡（14）一次采集完毕时，采集记录的数据为N个宽带光干涉信号电压值数据及N个采集时间值数据和N个窄带光干涉信号电压值数据及N个采集时间值数据；

（ⅴ）对数据进行等位相时间插值

对步骤（ⅳ）中窄带光干涉数据提取连续位相信息，并进行等位相时间插值，获得等位相时间插值点，将等位相时间插值点对宽带干涉数据进行插值提取新宽带干涉数据；

所述步骤（ⅴ）包括如下具体步骤：

首先，对N个窄带光干涉电压值数据点进行傅里叶变换并乘以2，将傅里叶变换后的N/2~N个窄带光干涉信号数据置为零后再做逆傅里叶变换，逆傅里叶变换后的数据含实部和虚部，将每个数据的虚部除以原始电压值求反正切得到的相位作为窄带光干涉信号N个电压值数据点的瞬时位相，并以第一个数据点的瞬时位相作为起始点进行位相展开得到窄带光干涉信号N个电压值数据点的连续相位；

其次，对窄带光干涉信号N个电压值数据点的连续相位进行N*20个数据点的平均分割，使用二次样条曲线插值办法对对窄带光干涉信号N个时间值数据点进行插值得到N*20个采样时间值数据点；

最后，使用窄带干涉信号插值得到N*20个采样时间值数据点对宽带光干涉信号的N个电压值数据进行插值，得到N*20个新宽带干涉信号电压值数据点，其中宽带光干涉信的N个采集时间数据点和窄带光干涉信号的N个时间值数据点相同；

（ⅵ）通过新宽带干涉数据获取复原后的宽带光光谱

将步骤（ⅴ）中新宽带干涉数据进行加窗补零小双边傅里叶变换，计算小双边傅里叶变换后的数据位相，对新宽带干涉数据进行加窗补零傅里叶变换并将小双边变换后的位相进行补偿，位相补偿后的数据取模去除镜像得到复原后的宽带光光谱。

2.根据权利要求1所述的一种傅里叶光谱仪光谱复原装置的复原方法，其特征在于：所述宽带光探测器（10）、激光探测器（12）电路接入到采集卡（14）中，所述采集卡（14）接入到计算机中。

3.根据权利要求2所述的一种傅里叶光谱仪光谱复原装置的复原方法，其特征在于：所述采集卡（14）还与控制卡（13）电路相连，所述控制卡（13）驱动移动反射镜（7）。