[发明专利]一种弹光调制傅里叶光谱仪中干涉具稳定控制装置及方法

说明书

本发明属于干涉具稳定控制技术领域，具体涉及一种弹光调制傅里叶光谱仪中干涉具稳定控制装置及方法，卡塞格林望远镜的一侧依次设置有起偏器、弹光调制干涉具，弹光调制干涉具分别连接有第一分束器、第二分束器，第一分束器设置在参考激光的出射光路上，第二分束器的分束光路上设置有第二探测器，第二探测器连接有高速比较器；弹光调制干涉具的一侧依次设置有解偏器、第一探测器，高速比较器和AD采集电路均连接在数据处理控制模块上，弹光调制干涉具通过LC驱动电路与数据处理控制模块连接。本发明实现弹光调制干涉具的电‑力‑光闭环自适应稳定控制，最终实现弹光调制干涉具的高效稳定工作。本发明用于弹光调制干涉具的控制。

技术领域

本发明属于干涉具稳定控制技术领域，具体涉及一种弹光调制傅里叶光谱仪中干涉具稳定控制装置及方法。

背景技术

傅里叶变换光谱仪，以其宽光谱、高分辨率、高灵敏度等优势，在红外波段成为最有效的测量和分析仪器，广泛应用于宇宙探测、环境与灾害监测、生物医学、军事等领域。以人工双折射弹光调制器作为干涉具的新型弹光调制傅里叶变换光谱仪具有测量速度快、光谱范围宽，抗震性能好、釆用点探测器等优点。其作为傅里叶变换光谱仪的一个发展方向，在瞬态光谱探测中具有潜在优势。弹光调制技术是一种基于弹光效应的光学偏振调制技术。弹光调制干涉具谐振工作时，压电晶体对弹光晶体加以周期性变化的机械应力，驱动并维持弹光晶体振动，并产生周期性变化的双折射，进而实现对入射光的相位调制。现阶段常用的弹光调制干涉具有长棒状一维弹光调制干涉具和八角对称结构二维弹光调制干涉具。弹光调制干涉具具有较高的工作频率(一般为40～80kHz)、较大的通光面积和孔径、较高的调制纯度和调制效率、较好的调制稳定性等。鉴于弹光调制干涉具的这些优势，弹光调制干涉具已被广泛应用于Stokes矢量分析、线性双折射检测、椭偏参量测量、Muller矩阵分析等领域。此外，弹光调制干涉具的通光晶体可选熔融石英、氟化钙、硒化锌、单晶硅、单晶锗等各向同性光学晶体材料，使得弹光调制干涉具具有较宽的光谱窗口(从深紫外到太赫兹波段)。这些独特优势，使得弹光调制干涉具在高精度、高速偏振光谱成像和瞬态调制光谱测量领域具有巨大应用价值和前景。但弹光晶体振动形变呈正弦规律，以致于调制光程差正弦变化，且调制频率很高，每秒可产生上万张干涉图。干涉信号的高调制频率和正弦变化的光程差，对弹光调制数据处理系统提出了高要求，使弹光调制数据处理系统在干涉图的高速采集、大容量存储、快速光谱复原等方面都存在一定的技术难度。而且在实际具体应用中，弹光调制干涉具作为一种谐振功率器件，在工作过程中普遍存在因热耗散导致的光程差不稳定现象。尤其是在大光程差调制状态下，热耗散将会导致光程差精密度的急剧下降，从而使弹光调制傅里叶变换光谱仪的波长精密度和测量稳定性受到制约。因此，有必要对弹光调制干涉具的稳定性理论模型及相应的稳定控制技术进行研究。

发明内容

针对上述弹光调制数据处理系统在干涉图采集慢、容量存储小、光谱复原速度慢的技术问题，本发明提供了一种高速采集、大容量存储、快速光谱复原的弹光调制傅里叶光谱仪中干涉具稳定控制装置及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种弹光调制傅里叶光谱仪中干涉具稳定控制装置，包括卡塞格林望远镜、起偏器、弹光调制干涉具、参考激光、第一分束器、第二分束器、解偏器、第一探测器、第二探测器、高速比较器、AD采集电路、数据处理控制模块、LC驱动电路，所述卡塞格林望远镜的一侧依次设置有起偏器、弹光调制干涉具，所述弹光调制干涉具分别连接有第一分束器、第二分束器，所述第一分束器设置在参考激光的出射光路上，所述第二分束器的分束光路上设置有第二探测器，所述第二探测器连接有高速比较器；所述弹光调制干涉具的一侧依次设置有解偏器、第一探测器，所述第一探测器连接有AD采集电路，所述高速比较器和AD采集电路均连接在数据处理控制模块上，所述弹光调制干涉具通过LC驱动电路与数据处理控制模块连接。

所述数据处理控制模块采用FPGA。

一种弹光调制傅里叶光谱仪中干涉具稳定控制方法，包括下列步骤：

S1、输入固定频率；