光纤法布里-珀罗滤波器在便携式近红外光谱仪中的应用

"基于光纤法布里-珀罗滤波器的便携式近红外光谱仪设计，通过粒子群优化算法提高精度" 本文探讨了一种创新的便携式近红外光谱仪设计，该设计的核心是光纤法布里-珀罗（FFP）滤波器。光纤法布里-珀罗滤波器在光谱分析领域中有着广泛的应用，因其具有高选择性和窄带宽特性，特别适合用于光谱仪的波长分拣和分析。然而，FFP滤波器存在控制电压与扫描波长之间的迟滞和非线性问题，这会影响到光谱仪的波长定位精度。 为解决这一问题，研究者采用了光纤光栅（FBG）作为参考，利用FBG的中心波长稳定性来校准FFP的扫描波长。FBG是一种特殊的光纤元件，其反射特定波长的光，因此可以作为精确的波长基准。粒子群优化（PSO）算法被应用到每个FBG的中心波长定位上，这是一种高效的全局优化算法，能够找到最优解，提高波长定位的准确性。 接着，通过多项式拟合技术，研究人员在每个FFP扫描周期内在线建立了FFP扫描波长与其控制电压之间的关系模型。这种方法可以实时更新和修正模型，以适应FFP的非线性行为，从而保证了光谱仪的扫描波长定位精度。 实验结果显示，所设计的近红外光谱仪扫描波长范围为1490～1590纳米，波长测量误差小于0.15纳米，具有极高的精度，且波长分辨率小于0.4纳米。这些特性表明，该光谱仪不仅具备高精度，而且体积小巧，方便携带，适用于现场光谱测量。 此研究结合了光纤技术、滤波器设计、优化算法和光谱学原理，为便携式光谱仪的研制提供了一种新的解决方案，对于环境监测、生物医学检测、食品安全等领域有潜在的应用价值。同时，这种方法也为未来优化其他类型的光谱仪提供了理论和技术支持。