微小型傅里叶光谱仪衍射抑制技术：光场分析与优化

"微小型傅里叶变换光谱仪光场分析与衍射抑制" 本文主要探讨了微小型傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）的优化设计，特别是针对基于多级微反射镜的结构中引入的空间光调制器和点探测器的应用。光谱学是研究光与物质相互作用的科学，而FTIR光谱仪是其中一种重要的工具，它通过测量光的干涉来获取物质的光谱信息，从而识别和分析化学成分。 傅里叶变换原理在光谱仪中的应用是通过调整光源和检测器之间的相对位置，形成不同相位的干涉图样，然后通过傅里叶变换解析这些图样得到光谱。在传统的FTIR光谱仪中，通常使用迈克尔逊干涉仪来实现这一过程。然而，为了实现设备的微型化，文章中提出了一种新型结构，即采用多级微反射镜进行相位调制。 多级微反射镜被用作相位衍射屏，它们可以改变入射光的相位，而空间光调制器则作为振幅衍射屏，允许对不同干涉级次进行分布式测量。这种设计使得光谱仪能在一个较小的空间内完成复杂的光路操作。然而，多级微反射镜的边缘会产生衍射效应，影响到干涉图的质量和后续的光谱分析。 为了解决这个问题，研究人员观察到干涉光场受到了空间光调制器和微反射镜边缘衍射的影响。他们提出了一种策略，即通过增加多级微反射镜的阶梯级数，扩大干涉区域，以此减少边缘衍射对内部有效干涉级次的干扰。这种方法理论上可以消除干涉图的失真，提高信号光谱的恢复精度。 标量衍射理论在这里起到了关键作用，它描述了单色平面波在遇到不连续界面时的衍射现象。通过这个理论，可以预测和分析多级微反射镜边缘的衍射效应，并据此优化光路设计。 这篇论文揭示了微小型FTIR光谱仪在设计和实现过程中遇到的衍射问题，提出了创新的解决方案，有助于提升微小型光谱仪的性能和实用性。这一研究对于微光学器件的发展、红外光谱分析技术的微型化以及便携式光谱仪器的制造具有重要意义。