CN106687781A - 用于确定分光仪的光谱标度的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于确定法布里‑珀罗干涉仪(100)的光谱标定数据(λcal(Sd),Sd,cal(λ))的方法，包括：‑通过采用法布里‑珀罗标准具(50)对输入光(LB1)进行滤波而形成多个滤波后的光谱峰(P'1,P'2)，使得第一滤波后的峰(P'1)对应于所述标准具(50)的第一透射率峰(P1)，并且使得第二滤波后的峰(P'2)对应于所述标准具(50)的第二透射率峰(P1)，‑利用所述法布里‑珀罗干涉仪(100)来测量滤波后的光谱峰(P'1,P'2)的光谱强度分布(M(Sd))，其中通过改变所述法布里‑珀罗干涉仪(100)的镜间隙(dFP)，并且通过提供表示所述镜间隙(dFP)的控制信号(Sd)来测量所述光谱强度分布(M(Sd))，以及‑通过使测量的光谱强度分布(M(Sd))与所述标准具(50)的光谱透射率(TE(λ))相匹配来确定所述光谱标定数据(λcal(Sd),Sd,cal(λ))。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于确定法布里-珀罗干涉仪的光谱标定数据的方法。一些变型涉及光的光谱分析。此外，本发明涉及一种装置。
背景技术
法布里-珀罗干涉仪的波长标度例如可通过测量气体放电灯的激发光谱进行标定。气体放电灯通常可包含例如氩、氖、氙、氪、氢或汞。气体放电灯的光谱包括大量的原子发射谱线，其为灯中所包含的气体的特性。然而，气体放电灯不是对于所有有用的波长区域都是有效的。介于原子谱线之间的光谱分离有时对于精确标定可能过窄。介于原子谱线之间的光谱分离有时对于精确标定可能过大。标定灯消耗电功率。标定灯可能是易碎的。
文件US 2004/070768 A1公开了例如一种波长参考装置，其用于对可调谐法布里-珀罗滤波器或可调谐VCSEL进行标定，因此该装置可调整到精确的已知波长，所述波长参考装置包括LED，选择LED以便于获得随着波长而变化的发射谱。此外，参考装置包括标准具，选择标准具以便于获得透射谱，其包括梳状的透射峰(transmission peaks)，并且每个透射峰均出现在精确的已知波长处。此外，参考装置包括用于检测由LED发出的、并穿过标准具的光的探测器。当可调谐法布里-珀罗滤波器或可调谐VCSEL位于标准具和探测器之间，并且通过改变施加在装置上的调谐电压而扫过该装置的调谐范围时，由LED和标准具建立的已知的透射波长可以与装置的对应调谐电压相关，从而对装置进行标定。透射峰的特定波长是标准具的基板厚度和折射率的函数。标准具的厚度和折射率构造成使得能够获得位于彼此相对近的非常窄的透射峰。
当对中等分辨率装置(例如基于MEMS法布里-珀罗干涉仪的装置)进行标定时，这样的构型是不利的。两个相邻的透射峰可能位于彼此太近以便于清楚地分辨出峰。例如，如果装置的光谱分辨率为10nm，并且标准具的透射峰的特定波长的光谱为1nm宽，那么相对于标准具的透射峰的特定波长具有10nm的光谱宽度的情况，丢失了约90％的信号功率。因此，位于彼此相对近的非常窄的透射峰对于每个装置可增加100倍的标定时间。此外，通过标准具传输的信号功率相对很少。
因此，提供一种用于确定法布里-珀罗干涉仪的光谱标定数据的方法及装置将是有利的，其中可以缩短标定时间，并且可以提高通过标准具传输的信号功率。此外，提供一种方法和装置将是有利的，通过该方法和装置可将由温度变化引起的性能特征变化考虑进去，从而提升标定的精度。
发明内容
一些变型可涉及用于标定分光仪的方法。一些变型可涉及用于测量光谱的方法。一些变型可涉及分光仪。一些变型可涉及用于标定分光仪的标定装置。一些变型可涉及用于标定分光仪的计算机程序。一些变型可涉及用于测量光谱的计算机程序。一些变型可涉及计算机程序产品，其包括用于标定分光仪的计算机程序代码。一些变型可涉及计算机程序产品，其包括用于测量光谱的计算机程序代码。
根据第一个方面，提供了一种根据权利要求1所述的方法。
根据第二个方面，提供了一种根据权利要求11所述的装置。
在从属权利要求中描述了其他方面。
一种用于确定法布里-珀罗干涉仪(100)的光谱标定数据(λcal(Sd),Sd,cal(λ))的方法，所述方法可包括：
-通过采用法布里-珀罗标准具(50)对输入光(LB1)进行滤波而形成多个滤波后的光谱峰(P'1,P'2)，以使得第一滤波后的峰(P'1)对应于所述标准具(50)的第一透射率峰(transmittance peak)(P1)，并且使得第二滤波后的峰(P'2)对应于所述标准具(50)的第二透射率峰(P1)，
-利用所述法布里-珀罗干涉仪(100)来测量滤波后的光谱峰(P'1,P'2)的光谱强度分布(M(Sd))，其中通过改变所述法布里-珀罗干涉仪(100)的镜间隙(dFP)，并且通过提供表示所述镜间隙(dFP)的控制信号(Sd)来测量所述光谱强度分布(M(Sd))，以及
-通过使测量的光谱强度分布(M(Sd))与所述标准具(50)的光谱透射率(TE(λ))相匹配来确定所述光谱标定数据(λcal(Sd),Sd,cal(λ))。
一种用于验证法布里-珀罗干涉仪(100)的光谱标定数据(λcal(Sd),Sd,cal(λ))的方法，所述方法可包括：
-通过采用法布里-珀罗标准具(50)对输入光(LB1)进行滤波而形成多个滤波后的光谱峰(P'1,P'2)，以使得第一滤波后的峰(P'1)对应于所述标准具(50)的第一透射率峰(P1)，并且使得第二滤波后的峰(P'2)对应于所述标准具(50)的第二透射率峰(P1)，
-利用所述法布里-珀罗干涉仪(100)来测量滤波后的光谱峰(P'1,P'2)的光谱强度分布(M(Sd))，其中通过改变所述法布里-珀罗干涉仪(100)的镜间隙(dFP)，并且通过提供表示所述镜间隙(dFP)的控制信号(Sd)来测量所述光谱强度分布(M(Sd))，以及
-通过校验测量的光谱强度分布(M(Sd))是否与所述标准具(50)的光谱透射率(TE(λ))相匹配而验证所述光谱标定数据(λcal(Sd),Sd,cal(λ))。
分光仪可包括法布里-珀罗干涉仪以及用于监控穿过所述法布里-珀罗干涉仪透射的光的强度的探测器。法布里-珀罗干涉仪可用于通过扫描该干涉仪来测量强度分布。可通过改变干涉仪的镜间隙来对干涉仪进行扫描。分光仪可提供表示镜间隙的控制信号。控制信号可例如通过控制单元来提供，并且可根据控制信号来控制镜间隙。备选地，可通过监控镜间隙(例如通过利用电容传感器)来提供控制信号。控制信号可以例如是数字控制信号或模拟控制信号。每个光谱位置可与控制信号值相关联，以使得光谱位置与控制信号值之间的关系可由标定数据来表示。
可对干涉仪的光谱标度进行标定从而执行精确的光谱分析。干涉仪的光谱标定数据可确定用于从控制信号的值获得光谱位置的关系。光谱标定数据可限定干涉仪的光谱标度。可通过利用光谱标定数据来使每个光谱位置与控制信号值相关联。
当对未知光谱进行监控时，分光仪可布置成从探测器获得作为控制信号的函数的强度值。可通过利用光谱标定数据来使测量的强度值与标定的光谱位置相关联。光谱标定数据可包括例如回归函数的参数，其限定了每个光谱位置和与所述光谱位置对应的控制信号值之间的关系。光谱标定数据可存储在例如分光仪的存储器中和/或数据库服务器中。
法布里-频率干涉仪包括第一半透镜和第二半透镜，它们布置成形成干涉仪的光学共振腔。法布里-珀罗干涉仪可提供窄的透射峰，其具有可调节的光谱位置，并且其可用于光谱分析。可通过改变镜之间的距离来改变透射峰的光谱位置。镜之间的距离可被称为例如镜间隙或镜间距。法布里-珀罗干涉仪可具有可调节的镜间隙。
透射率峰的光谱位置可根据控制信号而改变。控制信号可以是例如施加在法布里-珀罗干涉仪的压电致动器上的电压信号，从而改变法布里-珀罗干涉仪的镜间隙。控制信号可以是例如施加在静电致动器的电极上的电压信号，从而改变法布里-珀罗干涉仪的镜间隙。
在一个实施方案中，控制信号还可以由传感器提供。控制信号可表示例如电容传感器的电容值，电容传感器布置成监控法布里-珀罗干涉仪的镜间隙。
透射峰的每个光谱位置和与所述光谱位置对应的控制信号值之间的关系可取决于例如法布里-珀罗干涉仪的的操作温度。所述关系可取决于干涉仪的工作寿命(即，年限)。例如如果干涉仪经受了冲击(即，加速度冲击)，那么所述关系大体上可能会改变。例如由于化学腐蚀，所述关系大体上可能会改变。
法布里-珀罗标准具可布置成形成多个滤波后的光谱峰。法布里-珀罗干涉仪可用于测量滤波后的光谱峰的光谱强度分布。可通过使测量的分布的峰与标准具的光谱透射率的峰相匹配，来确定干涉仪的光谱标定数据。可通过使测量的分布与标准具的光谱透射率相比较，来校验干涉仪的光谱标定数据。可例如通过利用互相关来使测量的分布与光谱透射率相匹配。可通过利用互相关分析来校验光谱标定数据。
可通过使测量的光谱分布与标准具的光谱透射率的光谱特征相匹配，来确定光谱标定数据。
可通过使测量的光谱分布的光谱峰与标准具的光谱透射率的光谱峰相匹配，来确定光谱标定数据。
可确定光谱标定数据，以使得当通过利用所述光谱标定数据确定了控制信号与光谱位置之间的关系时，测量的光谱分布与标准具的光谱透射率相匹配。
可确定光谱标定数据，以使得当通过利用所述光谱标定数据确定了控制信号与光谱位置之间的关系时，测量的光谱分布的光谱特征与标准具的光谱透射率的光谱特征大体吻合。
可确定光谱标定数据，以使得当通过利用所述光谱标定数据确定了控制信号与光谱位置之间的关系时，测量的光谱分布的第一光谱特征的光谱位置与标准具的光谱透射率的第一光谱特征的光谱位置大体吻合，并且使得当通过利用所述光谱标定数据确定了控制信号与光谱位置之间的关系时，测量的光谱分布的第二光谱特征的光谱位置与标准具的光谱透射率的第二光谱特征的光谱位置大体吻合。
标准具可位于分光仪的光程中。标准具出于标定和/或测量的目的可提供简单且非常稳定的光谱参考。可通过利用具有固定的镜间距的法布里-珀罗标准具来使分光仪的光谱标度稳定。
可通过利用法布里-珀罗标准具来对输入光进行滤波，从而提供多个光谱峰。所述光谱峰可被称为例如参考峰或滤波后的峰。标准具可包括具有第一平面和第二平面的基板。第一平面和第二平面可以是平坦的。第二平面平行于第一平面。平面之间的距离可被称为标准具的镜间距。平面可形成光学共振腔，其导致相长干涉或相消干涉，以使得穿过平面透射的宽频带的输入光可具有多个光谱参考峰。法布里-珀罗标准具的透射率峰的光谱位置可以是非常稳定的。
法布里-珀罗标准具的透射率峰的光谱位置可主要取决于标准具的镜间距。标准具的镜间距可以是大体不变的。标准具的镜间距大体上可不依赖于气压、湿度变化、老化和/或腐蚀。标准具的镜间距即使是在机械冲击之后也可保持不变。标准具的镜间距可具有高度可再生的热膨胀。
法布里-珀罗标准具可具有非常稳定的整体结构。整体结构可以是机械稳定且热稳定的。整体式的标准具可以比标准具更加稳定，其中反射镜被气隙分离开。标准具的镜间距可以由标准具的基板的厚度来限定。在那种情况下，标准具的稳定性可主要取决于基板的热稳定性。在那种情况下，标准具的镜间距可主要取决于温度变化的量级以及基板的热膨胀系数(CTE)。例如，基板可以是硅。例如，当基板是硅，并当基板的温度以优于2℃的精确度进行监控时，波长稳定性在2μm的波长处可优于0.01nm。在实践中，光谱标度的稳定性可以例如优于1ppm。硅的热膨胀系数大约为2.6·10-6/℃。光谱标度的稳定性可以例如优于1ppm(＝1/106)。确定的波长λ(Sd1)与实际波长λP1之间的误差λ(Sd1)-λP1可以小于10-6·λP1。
在一个实施方案中，参考峰的光谱位置可取决于标准具的基板的温度，然而可基于基板的温度来精确地确定出参考峰的光谱位置。可通过温度传感器来监控基板的温度。参考峰的光谱位置可以被精确地认为是基板的温度的函数。标准具的基板的温度可选择性地由温度传感器监控。传感器可例如通过热电偶、Pt100传感器或通过P-N结来实施。
在一个实施方案中，可通过利用包括标准具的光源单元来对法布里-珀罗分光仪进行标定。在一个实施方案中，分光仪装置可包括光源单元、标准具以及法布里-珀罗干涉仪。
在一个实施方案中，当测量对象的未知光谱时，可确定和/或验证分光仪的光谱标度。可通过利用从所述对象接收的光来确定和/或验证光谱标定数据。当测量对象的未知光谱时，可在线执行光谱标定。标准具可例如临时位于对象与分光仪之间，或者分光仪可永久包括标准具。
当通过分光仪分析光谱时，光谱稳定性可能是一个关键参数。通过利用标准具，光谱标度可以是稳定的即使是在恶劣环境中使用分光仪时。可通过将扫描法布里-珀罗干涉仪与标准具进行组合，来提供非常稳定的分光仪。标准具可轻易地集成在在线测量系统中。在一个实施方案中，法布里-珀罗分光仪可包括用于提供参考峰的永久附接的标准具。
标准具的运行本身不需要运行功率。然而，对标准具的温度进行的选择性监控有时可能会需要非常低的功率。
可通过选择基板的材料以及标准具的反射平面的可选择的涂层，来在不同的波长区域内应用通过使用标准具而进行的标定。通过使用标准具，可提供几个参考峰以覆盖分光仪的探测范围的较宽部分。在一个实施方案中，可提供几个参考峰以几乎覆盖分光仪的整个探测范围。
在一个实施方案中，可通过利用一个或多个光导纤维来使光耦合至分光仪中。
在一个实施方案中，光源单元可包括标准具，并且由光源单元提供的标定光可耦合至分光仪中，用于确定和/或校验分光仪的光谱标度。在一个实施方案中，来自单个光源单元的标定光可分配给几个分光仪，从而几乎同时对所述分光仪的光谱标度进行标定。例如，可以在分光仪的生产过程中执行标定。在一个实施方案中，甚至可以在工厂中迅速地和/或以相对低的成本对上千个干涉仪进行标定。
在一个实施方案中，可通过利用光导纤维来将由光源单元提供的标定光同时分配给多个分光仪。
分光仪的标定除了包括光谱标定外，还可选择性地包括强度标定。例如，可通过对从黑体辐射器或钨带灯获得的光的光谱强度值进行测量，并且通过将测量的光谱强度值与和所述辐射器或灯相关联的强度标定数据相比较，来对分光仪的强度值进行标定。
分光仪可用于分析样本的光谱，例如在制药工业中、在饮料工业中、在食品工业中或在石油化学工业中。样本可包括例如食品、饮料、药剂或者用于生成药剂的物质。
一些实施方案提供了用于确定法布里-珀罗干涉仪的光谱标定数据的方法及装置，其中可减少标定时间并且可提高穿过标准具透射的信号功率。此外，一些实施方案提供了方法及装置，通过该方法及装置可以考虑到由于温度变化而产生的性能特征的变化，由此提高标定的精度。
附图说明
在下面的示例中，将会参考随附的附图而更加详细地描述多个变型，其中
图1以示例的方式显示了包括法布里-珀罗干涉仪的分光仪，
图2以示例的方式显示了法布里-珀罗干涉仪的光谱透射率和从对象接收的光的光谱，
图3a以示例的方式显示了光源单元，
图3b以示例的方式显示了标准具的光谱透射率、滤波后的峰的光谱、以及测量的光谱强度分布，
图3c以示例的方式显示了用于对分光仪进行光谱标定的系统，
图4a以示例的方式显示了对应标准具的透射峰的光谱位置的控制信号值，
图4b以示例的方式显示了用于从控制信号值获得光谱位置的标定函数，
图5以示例的方式显示了包括法布里-珀罗干涉仪和标准具的分光仪，
图6a以示例的方式显示了通过使用标准具来形成滤波后的光谱，
图6b以示例的方式显示了从图6a的测量的分布来形成标定的测量的光谱，
图6c以示例的方式显示了用于确定标定数据的方法步骤，
图7以示例的方式显示了包括光源、分光仪以及标准具的测量系统，
图8a以示例的方式显示了形成滤波后的吸收光谱，
图8b以示例的方式显示了从图8a的测量的分布来确定标定的吸收光谱，
图9以示例的方式显示了包括光源、分光仪以及标准具的测量系统，以及
图10以示例的方式显示了包括静电致动器的法布里-珀罗干涉仪，
图11以示例的方式显示了包括用于监控镜间隙的电容传感器的法布里-珀罗干涉仪。
具体实施方式
参照图1，分光仪500可包括法布里-珀罗干涉仪100和探测器DET1。对象OBJ1可反射、发射和/或透射光LB1。光LB1可以被耦合至分光仪500中，以监控光LB1的光谱。
法布里-珀罗干涉仪100包括第一半透镜110和第二半透镜120。第一镜110和第二镜120之间的距离等于镜间隙dFP。镜间隙dFP可以是可调节的。第一镜110可具有固-气界面111，并且第二镜120可具有固-气界面121。镜间隙dFP可表示界面111和121之间的距离。法布里-珀罗干涉仪100可提供透射峰PFP,k(图2)，其中透射峰PFP,k的光谱位置可取决于镜间隙dFP。透射峰PFP,k的光谱位置可以通过改变镜间距dFP而变化。透射峰PFP,k还可被称为法布里-珀罗干涉仪100的通频带。
分光仪500可包括一个或多个滤波器60，以限定出分光仪500的探测带ΔλΡΒ。滤波器60可通过对从对象OBJ1接收到的光LB1进行滤波而提供滤波后的光LB2。
法布里-珀罗干涉仪100可通过向探测器DET1透射一部分的滤波后的光LB2而形成透射光LB3。从干涉仪100获得的透射光LB3可耦合至探测器DET1。透射光LB3可至少部分地照射在探测器DET1上。
致动器140可以布置成使第一镜110相对于第二镜120移动。致动器140可以是例如静电致动器(图10)或压电致动器。镜110、120可以大体上是平坦的并且大体上彼此平行。半透镜110、120可包括例如金属反射层和/或多层式反射电介质。镜110、120中的一个可以附接到框架上，而另一个镜可以通过致动器140进行移动。
可从对象OBJ1获得光LB1。例如，可从对象发出光LB1、可从对象反射出光LB1，和/或可通过对象透射出光LB1。可以测量光LB1的光谱，例如，以确定对象OBJ1的发射光谱、反射光谱和/或吸收光谱。
对象OBJ1可以是例如实物或虚物。例如，对象OBJ1可以是一块有形的材料。对象OBJ1可以是实物。对象OBJ1可以是例如固态、液态或气态形式的。对象OBJ1可包括样本。对象OBJ1可以是透明容器以及容纳在透明容器中的化学物质的组合。对象OBJ1可以是例如植物(例如树木或花朵)、燃烧的火焰或者水上漂浮的漏油。对象可以是例如通过一层吸附性气体观察到的太阳或星球。对象OBJ1可以是发射或反射图像的光的显示屏。对象OBJ1可以是由另一个光学器件形成的光学图像。对象OBJ1还可以被称为目标。
还可以例如直接从光源、通过对从光源获得的光进行反射、通过对从光源获得的光进行透射而提供光LB1。光源可包括例如白炽灯、黑体辐射器、发出红外光的热棒、卤钨灯、荧光灯或发光二极管。
干涉仪100的镜间隙dFP可以根据控制信号Sd来改变。例如，镜间隙dFP可以通过将控制信号Sd转换成施加在干涉仪100的致动器140上的驱动电压而进行调节。备选地，镜间隙dFP可以例如通过可提供控制信号Sd的电容传感器来监控。
分光仪500可包括控制单元CNT1。控制单元可包括一个或多个数据处理器。控制单元CNT1可以布置成提供用于控制干涉仪100的镜间距dFP的控制信号Sd。例如，分光仪500可包括驱动单元，其可布置成将数字控制信号Sd转换成电压信号Vab。电压信号Vab可以耦合到压电致动器或静电致动器上，从而调节镜间隙dFP(图10)。控制信号Sd可以表示镜间隙dFP。在一个实施方案中，控制信号Sd可以与耦合到致动器上的电压信号Vab成比例。驱动单元可以将数字信号Sd转换成适于驱动致动器的模拟信号。
控制信号Sd还可以是传感器信号。干涉仪可包括例如用于监控镜间隙dFP的电容传感器(图11)。电容传感器可以布置成通过监控镜间隙dFP而提供控制信号Sd。控制信号Sd可用作表示镜间距dFP的反馈信号。
分光仪500可选择性地包括用于将光集中到探测器DET1中的光集中镜片300。镜片300可包括例如一个或多个透镜和/或一个或多个反射面(例如抛物面反射镜)。镜片300可位于干涉仪100的前方。镜片300可位于干涉仪100的后方(即干涉仪100与探测器DET1之间)。镜片300的一个或多个部件可位于干涉仪300的前方，并且镜片300的一个或多个部件可位于干涉仪的后方。
探测器DET1可以布置成提供探测器信号SDET1。探测器信号SDET1可以表示照射到探测器DET1上的光LB3的强度I3。探测器DET1可以将照射到探测器DET1上的光LB3的强度I3转换成探测器信号值SDET1。
探测器DET1可以例如在紫外、可见和/或红外区域内是感光的。分光仪500可以布置成例如在紫外、可见和/或红外区域内测量光谱强度。可以根据分光仪500的探测范围来选择探测器DET1。例如，探测器可包括例如硅光电二极管。探测器可包括P-N结。探测器可以是热电探测器。探测器可以是辐射热测定器。探测器可包括热电偶。探测器可包括热电堆。探测器可以是铟砷化镓(InGaAs)光电二极管。探测器可以是锗光电二极管。探测器可以是硒化铅(PbSe)光导探测器。探测器可以是锑化铟(InSb)光导探测器。探测器可以是砷化铟(InAs)光电探测器。探测器可以是硅化铂(PtSi)光电探测器。探测器可以是锑化铟(InSb)光电二极管。探测器可以是碲镉汞(MCT,HgCdTe)光导探测器。探测器可以是碲锌汞(MZT,HgZnTe)光导探测器。探测器可以是钽酸锂(LiTaO3)热电探测器。探测器可以是硫酸三甘肽(TGS和DTGS)热电探测器。探测器DET1可以是成像探测器或非成像探测器。探测器可包括CMOS探测器的一个或多个像素。探测器可包括CCD探测器的一个或多个像素。
分光仪500可包括用于存储强度标定数据CPAR1的存储器MEM4。通过使用强度标定数据CPAR1，可从探测器信号SDET1来确定光LB1的一个或多个强度值I1。强度标定数据CPAR1可包括例如回归函数的一个或多个参数，其允许从探测器信号值SDET1来确定光LB1的强度值I1。
光谱标定数据可确定控制信号Sd与光谱位置λ的数值之间的关系。标定函数λcal(Sd)可确定用于从控制信号Sd的数值来获得光谱位置λ的关系。光谱标定数据可包括函数λcal(Sd)的参数，其给出了作为控制信号Sd的函数的光谱位置λ。
光谱标定数据Sd,cal(λ)可确定用于从光谱位置λ来获得控制信号Sd的数值的关系。光谱标定数据可包括函数Sd,cal(λ)的参数，其给出了作为光谱位置λ的函数的控制信号Sd。
每个确定的强度值I1可以与控制信号Sd的数值相关联，并且确定的强度值I1可以与基于所述控制信号值Sd和光谱标定数据的光谱位置λ相关联。
每个测量的探测器信号值SDET1可以与控制信号Sd的数值相关联，并且探测器信号值SDET1可以与基于所述控制信号值Sd和光谱标定数据的光谱位置λ相关联。
分光仪500可包括用于存储光谱标定数据的存储器MEM3。光谱标定数据λcal(Sd)可包括例如回归函数的一个或多个参数，其允许确定控制信号值Sd与光谱位置λ的关系。分光仪500可布置成通过使用光谱标定数据来从控制信号值Sd确定光谱位置λ。分光仪500可包括用于存储计算机程序PROG1的存储器MEM5。计算机程序PROG1可配置成当其由一个或多个数据处理器(例如CNT1)执行时，通过使用光谱标定数据来从控制信号值Sd来确定光谱位置λ。
分光仪500可以布置成从探测器DET1获得探测器信号值SDET1，并且通过使用强度标定数据CPAR1从探测器信号值SDET1来确定强度值I1。计算机程序PROG1可配置成当其由一个或多个数据处理器(例如CNT1)执行时，从探测器DET1获得探测器信号值SDET1，并且通过使用强度标定数据CPAR1从探测器信号值SDET1来确定强度值I1。
分光仪500可选择性地包括用于存储光谱数据XS(λ)的存储器MEM1。光谱数据XS(λ)可包括例如根据光谱位置λ的函数I1(λ)确定的强度值I1。光谱数据XS(λ)可包括标定的测量的光谱I1(λ)。光谱数据XS(λ)可包括例如根据光谱位置λ的函数SDET1(λ)确定的探测器信号值SDET1。
分光仪500可选择性地包括用户界面USR1，例如用于显示信息和/或用于接收指令。用户界面USR1可包括例如显示器、键盘和/或触摸屏。
分光仪500可选择性地包括通信单元RXTX1。通信单元RXTX1可传输和/或接收信号COM1，例如为了接收指令、接收标定数据和/或发送光谱数据。通信单元RXTX1可以具有进行有线和/或无线通信的能力。例如，通信单元RXTX1可以具有与无线局域网(WLAN)、因特网和/或移动电话网络通信的能力。
分光仪500可以实现为单个物理单元或分立单元的组合。在一个实施方案中，干涉仪100、以及单元CNT1、MEM1、MEM3、MEM4、MEM5、USR1、RXTX1可以在相同的外壳内实施。在一个实施方案中，分光仪500可以布置成与远程数据处理单元(例如与远程服务器)进行探测器信号SDET1和控制信号Sd的通信。可以通过远程数据处理单元从控制信号Sd确定光谱位置λ。
分光仪500可选择性地包括一个或多个光学截止滤波器60，以限制探测器DET1的光谱响应。滤波器60可限定出分光仪500的探测带。滤波器60可位于干涉仪100的前方和/或后方。
分光仪500可选择性地包括例如透镜和/或孔230，其布置成限制通过干涉仪100向探测器DET1透射的光LB3的散度，从而提供透射峰PFP,k的窄带宽。例如，光LB3的散度可以限制至例如小于或等于10度。当使用光集中镜片300时，有助于光谱测量的光LB3的散度还可由探测器DET1的尺寸进行限制。
SX、SY和SZ表示正交方向。光LB2大体上可以在方向SZ上传播。干涉仪的镜110、120大体上可以垂直于方向SZ。图1中显示了方向SZ和SY。方向SX垂直于图1的画面的平面。
图1中的分光仪可包括用于确定和/或验证干涉仪的光谱标度的法布里-珀罗标准具50。例如，图3c、5、7或9的系统可包括图1的分光仪。
法布里-珀罗标准具50可以例如是利用绝缘体上硅(SOI)技术形成的。法布里-珀罗标准具50和法布里-珀罗干涉仪100可以是例如利用微机电系统(MEMS)技术形成的。通常，法布里-珀罗标准具50构造成使得标准具50的透射峰的特定波长和系统的光谱分辨率是同步的。因此，可以布置相邻的透射峰从而清楚地分辨出峰。根据一些实施方案，在截止带中传输的信号功率可以例如在原始信号功率的1％和30％之间的范围内。
图2以示例的形式显示了法布里-珀罗干涉仪100的光谱透射率TFP(λ)，以及从对象OBJ1接收的光LB1的光谱B(λ)。干涉仪100的光谱透射率TFP(λ)在各个光谱位置λFP,k-1、λFP,k、λFP,k+1处可具有多个透射峰PFP,k-1、PFP,k、PFP,k+1。分光仪500可布置成探测由预定的峰PFP,k透射的光LB3。可以通过改变镜间隙dFP来调节透射峰PFP,k的光谱位置λFP,k。
分光仪500可包括一个或多个截止滤波器60，以限定分光仪500的探测带ΔλΡΒ。分光仪500可布置成操作使得分光仪500对其波长在探测范围ΔλΡΒ之外的光谱分量大体上是不敏感的。探测范围ΔλΡΒ可以例如由带通或截止滤波器60限定，带通或截止滤波器60拒绝比第一截止值λCUT1短而比第二截止值λCUT2长的波长。滤波器单元60可以使用一个或多个光学滤波器来实施。例如，滤波器单元60可以通过堆叠两个或多个的截止滤波器来实施。滤波器60可以阻止在探测带ΔλΡΒ之外的波长到达探测器DRT1。截止滤波器60可以防止在比第一截止限值λCUT1短的波长处的光谱分量照射在探测器DET1上。截止滤波器60可以防止在比第二截止限值λCUT2长的波长处的光谱分量照射在探测器DET1上。可以根据干涉仪100的透射峰PFP,k的光谱位置λFP,k来选择截止限值λCUT1、λCUT2，以使得只有在探测范围ΔλΡΒ内的光谱分量能够传播到探测器DET1。可以选择截止限值λCUT1、λCUT2，以使得与其他透射峰λFP,k-1、λFP,k+1重叠的光谱分量不会传播到探测器DET1。干涉仪100的相邻峰PFP,k、PFP,k+1由自由光谱范围ΔλFSR,FP分隔开。可以选择截止限值λCUT1、λCUT2，以使得分光仪500的探测范围ΔλΡΒ比自由光谱范围ΔλFSR,FP更窄。通过利用分光仪的探测器DET1和/或其他光学部件的光谱选择性也可以拒绝在探测范围ΔλΡΒ之外的波长。可以省略滤波器60，例如当探测器DET1对由截止限值λCUT1、λCUT2限定的范围之外的光不敏感时。当输入光LB1没有包含在由截止限值λCUT1、λCUT2限定的范围之外的波长处的光谱分量时，可以省略滤波器60。
I2(λ)可表示照射在干涉仪100上的光LB2的光谱强度，并且I3(λ)可表示透射穿过干涉仪100的光LB3的光谱强度。光谱透射率TFP(λ)表示比值I3(λ)/I2(λ)。
图2的最低处的曲线显示了输入光谱B(λ)。输入光谱B(λ)还可被称作是输入光LB1的光谱强度分布I1(λ)。光谱B(λ)可具有最大值BMAX。峰PFP,k的光谱透射率可具有最大值TFP,MAX。输入光谱B(λ)的最大值BMAX可以在例如光谱位置λA1处获得。
参照图3a，光源单元210和法布里-珀罗标准具50可共同形成标定光单元600，其可布置成提供标定光LB00。
光源单元210可包括光源221、以及可选地导光元件222。光源221可包括例如白炽灯、黑体辐射器、发出红外光的热棒、卤钨灯、荧光灯或发光二极管。导光元件222可包括例如透镜或抛物面反射镜。光源单元210可布置成提供照明光LB0。法布里-珀罗标准具50可布置成通过对照明光LB0进行滤波而提供滤波后的光LB00。照明光LB0可具有宽的光谱，并且滤波后的光LB00可具有与标准具50的光谱透射率TE(λ)相对应的梳状的光谱强度分布I00(λ)。
图3b显示了如何通过利用标准具50来形成标定光LB00的光谱峰。
图3b的最高处的曲线以示例的方式显示了标准具50的光谱透射率TE(λ)。从高处数的第二条曲线显示了标定光LB00的光谱。最低处的曲线显示了标定光LB00的测量的光谱强度分布M(Sd)。TEMAX表示光谱透射率TE(λ)的最大值。TEMIN表示光谱透射率TE(λ)的最小值。
光谱透射率TE(λ)等于入射光在穿过标准具50的特定波长处的相对分数。当由标准具50滤波生成了标定光LB00，光谱透射率TE(λ)可等于比值I00(λ)/I0(λ)，其中I0(λ)表示照明光LB0的光谱强度，并且I00(λ)表示滤波后的光LB00的光谱强度。
标准具50的光谱透射率TE(λ)包括多个透射率峰P1、P2、P3、…。每个透射率峰P1、P2、P3、…均可具有峰波长λP1、λP2、λP3、…。标准具50在波长λP1、λP2、λP3、…处可具有多个相邻的透射峰P1、P2、P3、…。分光仪500的探测范围ΔλΡΒ可包括例如三个或多个透射峰P1、P2、P3、…。
透射峰P1、P2、P3可具有光谱宽度ΔλFWHM,E。首字母缩略词FWHM表示半峰全宽。
参照从高处数的第二条曲线，标准具50可通过对照明光LB0滤波形成多个滤波后的光谱峰P'1、P'2、P'3、P'4、P'5、…，以使得第一滤波后的峰P'1对应于标准具50的第一透射率峰P1，并且第二滤波后的峰P'2对应于标准具50的第二透射率峰P1。标定光LB00的光谱I00(λ)可具有多个滤波后的光谱峰P'1、P'2、P'3、P'4、P'5、…。滤波后的光谱峰P'1、P'2、P'3、P'4、P'5、…的光谱位置可与标准具50的透射率峰的光谱位置λP1、λP2、λP3、…大体吻合。
参照图3b的最低处的曲线，干涉仪100可布置成提供测量的分布M(Sd)。分布M(Sd)可包含多个数据点，以使得每个数据点均包含测量的探测器信号值SDET1和相应的控制信号值Sd。分布M(Sd)可指定作为控制信号Sd的函数的测量的探测器信号值SDET1。分布M(Sd)可以被称为例如测量的探测器信号分布。探测器信号SDET1可表示光谱强度。因此，分布M(Sd)还可以被称为测量的光谱强度分布。可以通过记录作为控制信号Sd的函数的探测器信号值而提供分布M(Sd)。
可以通过在滤波后的光谱峰P'1、P'2、P'3、P'4、P'5、…上扫描干涉仪100来测量光谱强度分布M(Sd)。可以通过改变镜间隙dFP以及通过记录作为控制信号Sd的函数的探测器信号SDET1来测量光谱强度分布M(Sd)。可以通过根据控制信号Sd改变法布里-珀罗干涉仪100的镜间隙dFP，或者通过改变法布里-珀罗干涉仪100的镜间隙dFP并监控镜间隙而提供控制信号Sd，来测量光谱强度分布M(Sd)。
可以通过将测量的光谱强度分布M(Sd)与标准具50的光谱透射率TE(λ)匹配，来确定用于干涉仪100的光谱标定数据。
光谱透射率TE(λ)的第一峰P1可具有光谱位置λP1，并且光谱透射率TE(λ)的第二峰P2可具有光谱位置λP2。分布M(Sd)的第一滤波后的峰P'1对应于标准具50的第一透射率峰P1，并且分布M(Sd)的第二滤波后的峰P'2对应于标准具50的第二透射率峰P2。测量的分布M(Sd)的第一滤波后的峰P'1可与第一控制信号值Sd1吻合，并且测量的分布M(Sd)的第二滤波后的峰P'2可与第二控制信号值Sd2吻合。因此，第一控制信号值Sd1可与光谱位置λP1相关联，并且第二控制信号值Sd2可与第二控制信号值Sd2相关联。
参照图3c，标定光LB00可以耦合到分光仪500中，从而确定和/或校验光谱标定数据。标准具50可以通过对输入光LB0进行滤波来提供滤波后的标定光LB00。滤波后的光LB00可包括多个对应于标准具50的光谱透射率的滤波后的峰。通过使用干涉仪100来测量滤波后的峰的光谱强度分布，可以验证和/或确定干涉仪100的光谱标度。可以通过在标定光LB00的光谱I00(λ)上扫描干涉仪100的透射峰PFP,k来测量滤波后的峰的光谱强度分布。可以通过将测量的光谱强度分布M(Sd)与标准具50的光谱透射率匹配来确定干涉仪100的光谱标度。
可以通过扫描干涉仪100来测量光谱强度分布M(Sd)。在扫描过程中，可根据控制信号Sd来改变镜间隙dFP，或者分光仪可通过监控镜间隙dFP来提供控制信号Sd。可以通过改变镜间隙dFP并且通过记录作为控制信号Sd的函数的探测器信号SDET1来测量光谱强度分布M(Sd)。
分光仪500可包括用于存储关于标准具50的光谱透射率TE(λ)的信息的存储器MEM2。例如，存储器MEM2可包括用数字限定了光谱透射率函数TE(λ)的数据。例如，存储器MEM2可包括指定了标准具50的透射率峰的光谱位置λP1、λP2、λP3、…的数据。
法布里-珀罗标准具50和法布里-珀罗干涉仪100的结合透射率可以与照射在探测器DET1上的光LB3的强度I3成比例。可以通过监控照射在探测器DET1上的光LB3的强度I3来监控结合透射率。探测器DET1的探测器信号SDET1可以表示照射在探测器DET1上的光LB3的强度I3。当干涉仪100的透射峰PFP,k与标定光LB00的第一滤波后的光谱峰P'1大体吻合时，可以改变镜间隙dFP并且可对结合透射率进行监控，从而确定与第一镜间隙dFP相关联的第一控制信号值Sd1。当干涉仪100的透射峰PFP,k与标定光LB00的第二滤波后的光谱峰P2大体吻合时，可以改变镜间隙dFP并且可对结合透射率进行监控，从而确定与第二镜间隙dFP相关联的第二控制信号值Sd2。
可以通过使测量的分布M(Sd)与透射率函数TE(λ)匹配来确定标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)，其中所述匹配可包括使控制信号值与光谱位置相关联。第一滤波后的光谱峰P'1具有光谱位置λP1，并且第二滤波后的光谱峰P'2具有光谱位置λP2。光谱位置λP1和第一控制信号值Sd1可以相关联以形成第一对(λP1,Sd1)。光谱位置λP2和第二控制信号值Sd2可以相关联以形成第二对(λP2,Sd2)。可以通过利用第一对(λP1,Sd1)和第二对(λP2,Sd2)来确定光谱标定数据λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)。可以基于其他滤波后的光谱峰的光谱位置形成附加对(λP3,Sd3)、(λP4,Sd4)、…。还可以通过利用附加对(λP3,Sd3)、(λP4,Sd4)、…来确定干涉仪(100)的光谱标定数据λcal(Sd)。
图4a以示例的方式显示了标定数据Sd,cal(λ)，其限定了光谱位置λ与对应的控制信号值Sd之间的关系。
在干涉仪100的透射峰PFP,k的光谱位置与标准具50的第一透射率峰P1的光谱位置λP1相吻合的情况下，第一控制信号值Sd1可以与第一镜间隙dFP相关联。在干涉仪100的透射峰PFP,k的光谱位置与标准具50的第二透射率峰P2的光谱位置λP2相吻合的情况下，第二控制信号值Sd2可以与第二镜间隙dFP相关联。在干涉仪100的透射峰PFP,k的光谱位置与标准具50的第三透射率峰P3的光谱位置λP3相吻合的情况下，第三控制信号值Sd3可以与第三镜间隙dFP相关联。数值(Sd4,λP4)、(Sd5,λP5)、(Sd6,λP6)、(Sd7,λP7)、(Sd8,λP8)、(Sd9,λP9)可分别配对。
光谱位置λ与对应的控制信号值Sd(λ)之间的关系可以例如由标定函数Scal,d(λ)表示。控制信号值Sd(λ)与对应的光谱位置λ之间的关系可以例如由标定函数λcal(Sd)表示。
图4b以示例的方式显示了标定函数λcal(Sd)。标定函数λcal(Sd)可以提供作为控制信号值Sd的函数的光谱位置λ。标定函数Sd,cal(λ)可以提供作为光谱位置λ的函数的控制信号值Sd。标定函数λcal(Sd)可以是标定函数Sd,cal(λ)的反函数。当已经确定了标定函数Sd,cal(λ)时，随后可以由标定函数Sd,cal(λ)来确定标定函数λcal(Sd)。如果已经确定了标定函数λcal(Sd)，则随后可以由标定函数λcal(Sd)来确定标定函数Sd,cal(λ)。
可以例如通过将回归函数拟合到多个数据点(λi,Sd,i)来确定标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)，其中所述数据点(λi,Sd,i)的光谱位置可以与标准具50的透射峰P1、P2、P3、…的光谱位置λP1、λP2、λP3、…大体吻合。光谱标定数据λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)可包括例如回归函数，其可被拟合到数据对(λP1,Sd1)、(λP2,Sd2)、(λP3,Sd3)、(λP4,Sd4)、…。标定函数Sd,cal(λ)可以是例如多项式函数。标定函数Sd,cal(λ)可以是例如三阶多项式函数。
标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)或对应于标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)的查找表可存储在分光仪500的存储器MEM3中和/或存储在数据库服务器的存储器中。当需要时，标定数据可以从存储器恢复。标定数据可以用于确定针对测量的光谱的光谱标度。标定数据可以被验证和/或修改。修改后的标定数据可以再次选择性地存储在分光仪500的存储器MEM3中和/或存储在数据库服务器的存储器中。
反之，标准具50的透射率TE(λ)可以例如通过利用单色仪、通过利用傅里叶变换红外分光仪和/或通过将透射率TE(λ)与标定灯的发射谱线(基于原子发射谱线)的光谱位置进行比较来标定。
透射率峰P1、P2、P3的光谱宽度ΔλFWHM,E可取决于平面51、52的反射率并取决于标准具50的镜间距dE(图5)。表面51、52可以是平的。标准具50的最小透射率可以由平面51、52的反射率来确定。可以根据分光仪500的探测范围ΔλPB和/或根据将由分光仪500测量的光谱来选择标准具50的反射率和镜间距。可以选择标准具50的镜间距，从而在分光仪500的探测范围ΔλPB内提供适当数目的透射率峰P1、P2、P3、…。可以根据法布里-珀罗干涉仪100的透射峰PFP的光谱宽度ΔλFWHM,FP来选择透射率峰P1、P2、P3、…的光谱宽度ΔλFWHM,E。平面51、52可以是半反射的。标准具50可包括基板53，其具有平面51、52。例如，基板53可由石英玻璃组成。例如，基板53可由单晶硅组成。例如，基板53基本上可由石英玻璃组成。例如，基板53基本上可由单晶硅组成。
标准具50的平面51、52可以选择性地涂覆有半反射涂层。标准具50的平面可以利用半反射涂层进行实施。标准具50可包括半反射涂层。可以选择涂层的反射率，从而提供适合的光谱宽度ΔλFWHM,E。然而，标准具50还可以实施为不具有反射涂层。基于基板53的折射率与周围气体的折射率之间的差值，表面51、52可作为半反射镜。
参照图5，分光仪500可包括标准具50，其可布置成通过对输入光LB1滤波来提供滤波后的光LB2。具体地，仍在测量从对象OBJ1接收的输入光LB1的(未知)光谱B(λ)的过程中，标准具50可布置成提供滤波后的光LB2。在一个实施方案中，标准具50可永久地位于分光仪500的光程中。标准具50可以位于例如对象OBJ1与干涉仪100之间，或者干涉仪100与探测器DET1之间。
图6a显示了标准具50对透射穿过标准具50的光的光谱的影响。照射在标准具50上的输入光LB1可具有输入光谱B(λ)，并且透射穿过标准具50的滤波后的光LB2可具有滤波后的光谱C(λ)。标准具50可通过对输入光LB1进行滤波而提供滤波后的光LB2。可以使输入光谱B(λ)与标准具50的透射率TE(λ)相乘而获得滤波后的光谱C(λ)：
C(λ)＝TE(λ)·B(λ) (1)
图6a的最高处的曲线显示了标准具50的光谱透射率TE(λ)。透射率TE(λ)可在精确的已知波长λP1、λP2、λP3、…处具有多个峰P1、P2、P3。
峰P1、P2、P3、…可具有例如最大透射率TEMAX。在相邻的峰P1、P2、P3、…之间，具有强度比TEMIN的最小透射率峰位于精确的已知波长处。根据一些实施方案，标准具50的最小透射率峰和最大透射率峰可用于确定法布里-珀罗干涉仪100的光谱标定数据λcal(Sd)、Sd,cal(λ)。
从图6a的高处数的第二条曲线显示了从对象OBJ1接收的输入光LB1的输入光谱B(λ)。光LB1例如可以是从对象OBJ1反射出的、由对象OBJ1发出的和/或穿过对象OBJ1透射出的。输入光谱B(λ)可具有一个或多个适度倾斜的部分POR1。适度倾斜的部分POR1表示在所述部分的每个光谱位置处的导数的绝对值小于或等于预定限值并且光谱B(λ)大于零的部分。输入光谱B(λ)还可具有一个或多个急剧倾斜的部分POR2。急剧倾斜的部分POR2表示导数的绝对值大于所述预定限值的部分。适度倾斜的部分POR1还可被称为例如大体平坦的部分。急剧倾斜的部分POR2还可被称为例如陡峭的部分。
从图6a的高处数的第三条曲线显示了滤波后的光谱C(λ)，其是由标准具50将输入光谱B(λ)滤波后形成的。滤波后的光谱C(λ)可在光谱位置λP’1、λP’2、λP’3、…处具有多个滤波后的峰P'1、P'2、P'3、…。滤波后的峰P'1可以通过使输入光谱B(λ)与在波长λP1附近的透射率TE(λ)相乘而形成。每个单个的滤波后的峰P'1、P'2、P'3、…均可通过将输入光谱B(λ)用单个透射峰P1、P2、P3、…滤波后形成。滤波后的光谱可以表示为光谱位置λ的函数C(λ)。
当法布里-珀罗干涉仪100的控制信号Sd等于标记值Sd1时，可以达到单个滤波后的峰P'1的最大值。可通过扫描法布里-珀罗干涉仪100并且通过分析探测器信号SDET1何时得到局部最大值，来确定滤波后的峰P'1的标记值Sd1。可通过改变控制信号Sd、测量作为控制信号Sd的函数的分布M(Sd)、并且通过确定当分布M(Sd)达到局部最大值时的控制信号值Sd1，来确定滤波后的峰P'1的标记值Sd1。
参照图6a的最低处的曲线，可通过扫描法布里-珀罗干涉仪100来测量滤波后的光的光谱强度分布M(Sd)。测量的光谱强度分布M(Sd)可形成为滤波后的光谱C(λ)与法布里-珀罗干涉仪100的透射率TFP(λ)的卷积。通过利用光谱标定数据λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)，可以将测量的光谱强度分布M(Sd)转换成标定的测量的光谱强度分布M(Sd,cal(λ))。
滤波后的光谱C(λ)可以在峰波长λP1处达到局部最大值。滤波后的光谱C(λ)可以在峰波长λP1、λP2、λP3、…处达到局部最大值。当控制信号等于标记值Sd1时，测量的光谱强度分布M(Sd)可以达到局部最大值。分布M(Sd)可以在标记值Sd1、Sd2、Sd3、…处达到局部最大值。
可通过将分布M(Sd)与透射率函数TE(λ)匹配来确定标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)。可通过利用由测量的分布M(Sd)确定的匹配的标记值Sd1、Sd2、Sd3、…，并且通过利用透射率峰P1、P2、P3的精确的已知波长λP1、λP2、λP3、…，来确定标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)。
透射峰P1的光谱位置λP1是精确已知的，并且当透射峰P1在光谱B(λ)的适度倾斜的部分POR1内时，滤波后的光谱C(λ)的滤波后的峰P'1的光谱位置λP’1与标准具50的透射峰P1的光谱位置λP1大体吻合。可基于滤波后的峰P'1的位置来确定和/或校验标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)。具体地，可基于与滤波后的峰P'1相关联的标记信号值Sd1来确定和/或校验标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)。
另一方面，当透射峰P4在急剧倾斜的部分POR2内时，滤波后的光谱C(λ)的滤波后的峰P'4的光谱位置可大体偏离标准具50的透射峰P4的光谱位置λP4。一个或多个标记值Sd4、Sd5可以关联于与对应的透射峰P4、P5的光谱位置λ4、λ5偏离的滤波后的峰P'4、P'5，这是因为光谱位置λ4、λ5在输入光谱B(λ)的急剧倾斜的部分POR2内。当确定和/或校验标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)时，可以忽略一个或多个非匹配的标记值Sd4、Sd5。
分布M(Sd)可包括多个滤波后的峰P'1、P'2、P'3、…。每个滤波后的峰P'1、P'2、P'3、…的形状可以与透射率TE(λ)的透射率峰P1、P2、P3的形状相比较，从而确定滤波后的峰P'1的标记值Sd1是否能够用于校验光谱标定。如果输入光谱是波长的缓慢变化的函数，那么滤波后的峰的形状可以与透射率峰的形状对应。
所述方法可包括确定标记值Sd1是否与在输入光谱B(λ)的适度倾斜的部分POR1内的峰波长λP1对应。所述确定可以通过以下来执行：例如通过确定输入光谱B(λ)的估计BM(λ)，并且校验导数的绝对值是否小于或等于光谱位置λ1附近的预定限值。如果导数的绝对值小于或等于峰波长λP1附近的预定限值b1，那么峰波长λP1可在输入光谱B(λ)的适度倾斜的部分POR1内。
输入光谱B(λ)的所述估计BM(λ)可以通过以下来计算：例如通过从测量的分布M(Sd)提供标定的分布M(Scal,d(λ))，并且通过使标定的分布M(Scal,d(λ))除以标准具50的透射率TE(λ)：
kint表示强度标定系数。kint还可取决于波长。强度标定数据CPAR1可包括标定系数kint。
可以通过利用标定函数Scal,d(λ)或通过利用初始标定函数Scal,d(λ)来估算与峰波长λP1对应的控制信号值Sd(λP1)。
Sd(λP1)≈Scal，,d(λP1) (3)
估算的控制信号值Scal,d(λP1)可以与标记值Sd1、Sd2、Sd3、…相比较，从而确定估算的控制信号值Scal,d(λP1)是否与标记值Sd1、Sd2、Sd3、…中的任一个大体吻合。例如当标记值Sd1与估算的控制信号值Scal,d(λP1)的差值小于或等于预定限值ΔSLIM时，估算的控制信号值Scal,d(λP1)可以与标记值Sd1大体吻合。
|Sd1-Scal,d(λd1)|≤ΔSLIM (4)
每个标记值Sd1、Sd2、Sd3、Sd4、…可被分类为匹配的数值或非匹配的数值。如果标记值Sd1对应于在输入光谱B(λ)的适度倾斜的部分POR1内的峰波长λP1，并且如果标记值Sd1与估算的控制信号值Scal,d(λP1)大体吻合，那么标记值Sd1可被分类为匹配的数值。如果标记值Sd4对应于在输入光谱B(λ)的急剧倾斜的部分POR2内的峰波长λP4，和/或如果标记值Sd4与所有估算的控制信号值Scal,d(λP1)、Scal,d(λP2)、Scal,d(λP3)、Scal,d(λP4)、…大体偏离，那么标记值Sd4可被分类为非匹配的数值。匹配的标记值Sd1、Sd2、Sd3、…可用于校验和/或提高标定函数Scal,d(λ)的精确度。
用于确定和/或校验标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)的数据对(λP1,Sd1)、(λP2,Sd2)、(λP3,Sd3)、…可由以下方式获得：
-从测量的分布M(Sd)确定多个标记值Sd1、Sd2、Sd3、…，
-将两个或多个标记值Sd1、Sd2、Sd3、…分类为匹配的标记值Sd1、Sd2、Sd3、…，以及
-通过使每个匹配的标记值Sd1、Sd2、Sd3、…与透射率峰P1、P2、P3的精确已知的峰波长λP1、λP2、λP3、…相关联，来形成数据对(λP1,Sd1)、(λP2,Sd2)、(λP3,Sd3)。
可通过利用数据对(λP1,Sd1)、(λP2,Sd2)、(λP3,Sd3)来提高和/或校验标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)的精确度。可通过利用数据对(λP1,Sd1)、(λP2,Sd2)、(λP3,Sd3)来确定修改后的标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)。修改后的标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)可与初始标定函数稍有不同。修改后的标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)可存储在例如存储器MEM3中。
随后可通过利用修改后的标定函数Scal.d(λ)从测量的分布M(Sd)提供标定的分布M(Scal,d(λ))，并且通过使标定的函数M(Scal,d(λ))除以标准具50的透射率TE(λ)，来确定针对输入光谱B(λ)的改进的估计BM(λ)：
图6a的滤波后的光谱C(λ)可代表穿过标准具50透射的光的光谱。在标准具50选择性地位于法布里-珀罗干涉仪100的前方的情况下，滤波后的光谱C(λ)可代表穿过标准具50透射的光的光谱。然而，当标准具50选择性地位于干涉仪100的后方时，也可以利用数据对(λP1,Sd1)、(λP2,Sd2)、(λP3,Sd3)来确定和/或校验标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)。
通过扫描干涉仪100来测量分布M(Sd)。可以在不同的时间扫描光谱的不同的峰。分布M(Sd)可代表由标准具50提供的滤波后的峰的时间平均的光谱。分布M(Sd)不需要代表穿过标准具50透射的光的瞬时光谱。
提高标准具50的精细度可能会降低标准具50的最小光谱透射率TE,MIN。如果最小光谱透射率TE,MIN非常低，则这可能会降低强度值精确度和/或可能会导致光谱数据的损失。可以选择标准具50的涂层的反射率，以使得标准具50的最小光谱透射率TE,MIN例如小于或等于标准具50的最大光谱透射率TE,MAX的90％。可以选择标准具50的涂层的反射率，以使得标准具50的最小光谱透射率TE,MIN例如在标准具50的最大光谱透射率TE,MAX的10％至90％的范围内。
在一个实施方案中，输入光LB1的第一部分可以通过标准具50耦合至干涉仪，并且输入光的第二部分可以不通过标准具而同步耦合至干涉仪100。例如，标准具50可覆盖小于干涉仪100的孔的横截面的100％。例如，输入光LB1可以通过利用分束器被分为第一部分和第二部分，其中第一部分可穿过标准具50耦合至干涉仪100，并且第二部分可不穿过标准具50耦合至干涉仪100。分光仪500可包括例如用于引导第一部分和/或第二部分的光导纤维、光学棱镜和/或光学镜。因此，光谱C(λ)可具有窄的界限清楚的滤波后的峰P'1、P'2、P'3、…，而不会引起光谱C(λ)的峰之间的数据的重大损失。因此，光谱C(λ)可具有窄的界限清楚的滤波后的峰P'1、P'2、P'3、…，而不会引起光谱C(λ)的峰之间的强度值的精确度的显著降低。
在一个实施方案中，当不需要从相邻的透射率峰P1、P2、P3…之间的光谱区获取光谱信息时，标准具50的最小光谱透射率TE,MIN可以是非常低的。最小光谱透射率TE,MIN可以例如低于最大光谱透射率TE,MAX的10％。最小光谱透射率TE,MIN可以例如低于最大光谱透射率TE,MAX的1％。
可通过使测量的分布M(Sd)与透射率函数TE(λ)匹配来确定标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)，其中所述匹配可包括利用互相关。可以利用互相关分析使测量的分布M(Sd)与标准具50的光谱透射率TE(λ)相比较。可以通过相关分析来确定标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)。分布M(Sd)可表示作为控制信号Sd的函数的强度值。可利用标定函数Sd,cal(λ)从测量的分布M(Sd)来确定标定的分布M(Sd,cal(λ))。标定的分布M(Sd,cal(λ))可提供作为光谱位置λ的函数的强度值。标定函数Sd,cal(λ)可以是具有一个或多个可调节的参数的回归函数。例如，标定函数Sd,cal(λ)可以是多项式函数，并且可调节的参数可以是多项式函数的项的系数。
标定的分布M(Sd,cal(λ))与透射率函数TE(λ)的互相关可提供表示标定的分布M(Sd,cal(λ))与透射率函数TE(λ)之间的相似度的数值。可通过调节回归函数Sd,cal(λ)的一个或多个参数，并且计算标定的分布M(Sd,cal(λ))与透射率函数TE(λ)的互相关，来确定标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)。可以调节回归函数的一个或多个参数，直至标定的分布M(Sd,cal(λ))与透射率函数TE(λ)的互相关达到最大值。当标定的分布M(Sd,cal(λ))的峰的光谱位置与透射率函数TE(λ)的峰的光谱位置大体吻合时，互相关可达到最大值。
标准具50的辅助透射率函数TE(λcal(Sd))可提供标准具50的作为控制信号Sd的函数的透射率。标定函数λcal(Sd)可以表示为具有一个或多个可调节的参数的回归函数。可以调节回归函数的一个或多个参数，直至测量的分布M(Sd)与辅助透射率函数TE(λcal(Sd))的互相关达到最大值。
所述方法可包括：
-提供回归函数Sd,cal(λ)或(λcal(Sd)，
-通过利用回归函数从测量的光谱强度分布(M(Sd))来确定标定的光谱强度分布(M(Sd,cal(λ))，以及
-确定回归函数(Sd,cal(λ))的一个或多个参数，使得标定的光谱强度分布(M(Sd,cal(λ))与标准具(50)的光谱透射率函数(TE,MAX)的互相关达到最大值。
所述方法可包括：
-提供回归函数Sd,cal(λ)或(λcal(Sd)，
-通过利用回归函数从标准具(50)的光谱透射率(TE(λ))来确定辅助透射率(TE(λcal(Sd))，以及
-确定回归函数(λcal(Sd))的一个或多个参数，使得分布(M(Sd))与辅助透射率(TE(λcal(Sd))的互相关达到最大值。
在一个实施方案中，可通过校验互相关的最大值是否高于或等于预定限值，来验证标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)的精确度。如果互相关的最大值低于预定限值，则这可以表示标定函数是无效的。
分光仪500可包括用于监控标准具50的操作温度的温度传感器58(见例如图5)。温度传感器58可提供表示标准具50的操作温度的温度信号STEMP。温度传感器58可提供表示标准具50的基板的操作温度的温度信号STEMP。传感器例如可通过热电偶、Pt100传感器或通过P-N结来实施。标准具的透射率峰的光谱位置可以精确地被认为是操作温度的函数。所述方法可包括监控标准具50的温度，并且基于标准具50的温度来确定透射率峰P1的光谱位置λP1。因此，根据一些实施方案，装置包括用于提供表示标准具50的操作温度的温度信号STEMP的装置，以及用于基于标准具50的温度来确定第一透射率峰P1的光谱位置λP1的装置。
根据一些实施方案，由温度的变化而导致的性能特征的变化可通过表示标准具50的基板的操作温度的温度信号STEMP来进行考虑，因此提高了标定的精确度。标准具50的透射率峰的作为操作温度的函数的光谱位置可以例如由控制单元CNT1来计算。
由于环境温度的变化通常也会影响到法布里-珀罗干涉仪100的操作温度，因此温度漂移将会发生在干涉仪100的波长响应中。意外的是，根据一些实施方案，表示标准具50的基板的操作温度的温度信号STEMP还可用于计算法布里-珀罗干涉仪100的与温度有关的性能特征。此外，根据一些实施方案，表示标准具50的基板的操作温度的温度信号STEMP可用于计算系统的任意给定单元的与温度相关的性能特征。
图6b显示了从图6a的测量的光谱强度分布M(Sd)确定标定的光谱XS(λ)。图6b中的最高处的曲线显示了测量的光谱强度分布M(Sd)，其可通过改变镜间隙dFP以及通过记录作为控制信号Sd的函数的探测器信号值SDET1来获得。图6b中的从高处数的第二条曲线显示了通过利用标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)从分布M(Sd)确定的标定的光谱强度分布M(Sd,cal(λ))。可通过利用标准具的光谱透射率TE(λ)并且通过利用强度标定数据CPAR1，来从分布M(Sd,cal(λ))确定标定的测量的光谱XS(λ)。可通过利用强度标定数据CPAR1来从探测器信号值SDET1确定标定的强度值。可通过使标定的光谱强度分布M(Sd,cal(λ))除以光谱透射率TE(λ)来补偿标准具的滤波效果。可通过与函数1/TE(λ)相乘来补偿标准具的滤波效果。可通过使标定的光谱强度分布M(Sd,cal(λ))与函数1/TE(λ)相乘，并且通过利用强度标定数据CPAR1使探测器信号值转换成标定的强度值，来获得标定的测量的光谱XS(λ)。标定的测量的光谱XS(λ)可代表输入光LB1的光谱B(λ)。输入光LB1的标定的测量的光谱XS(λ)可代表对象OBJ1的光谱。
图6c以示例的方式显示了用于使测量的分布与标准具的光谱透射率匹配的方法步骤。所述匹配可包括使控制信号值与预定光谱位置相关联。
在步骤805中，可通过用标准具50对输入光LB1进行滤波来提供多个滤波后的峰P'1、P'2。
在步骤810中，可通过在滤波后的峰P'1、P'2上对干涉仪100进行扫描来测量分布M(Sd)。
在步骤815中，可通过分析分布M(Sd)的第一峰P'1来确定第一标记信号值Sd1。第一标记信号值Sd1可与标准具50的光谱透射率TE(λ)的第一峰P1的光谱位置λP1相关联。
在步骤820中，可通过分析分布M(Sd)的第二峰P'2来确定第二标记信号值Sd2。第二标记信号值Sd2可与标准具50的光谱透射率TE(λ)的第二峰P2的光谱位置λP2相关联。
在步骤830中，可从相关对(λP1,Sd1)、(λP2,Sd2)确定标定数据λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)。
图7显示了适用于吸收或反射测量的装置700。装置700可包括分光仪500和光源单元210。光源单元210可提供照明光LB0。装置700可布置成对对象OBJ1进行分析。对象OBJ1例如可以是容纳在透明容器中的相当数量的化学物质。对象OBJ1例如可以是一块材料。光源单元210可布置成对对象OBJ1进行照明。分光仪500可布置成接收穿过对象OBJ1透射的光LB1，和/或接收从对象OBJ1反射的光LB1。
装置700可包括标准具50。标准具可布置成对穿过装置700的光程而透射的光进行滤波。例如，标准具50可位于对象OBJ1与分光仪500之间。例如，光源单元210可包括标准具50。例如，分光仪500可包括标准具50。例如，标准具可位于光源单元210与对象OBJ1之间(见图9)。
图8a示出了假设吸收(或反射)测量情况下，由标准具50对光进行滤波。照射在标准具50上的输入光LB1可具有输入光谱B(λ)，并且穿过标准具50透射的滤波后的光LB2可具有滤波后的光谱C(λ)。标准具50可通过对输入光LB1进行滤波而提供滤波后的光LB2。可通过使输入光谱B(λ)与标准具50的透射率TE(λ)相乘，来获得滤波后的光谱C(λ)(见式1)。
图8a的最高处的曲线显示了标准具50的光谱透射率TE(λ)。图8a的从高处数的第二条曲线显示了输入光谱B(λ)。输入光谱B(λ)例如可以是吸收光谱或反射光谱。图8a的从高处数的第三条曲线显示了滤波后的光谱C(λ)，其是通过用标准具50对输入光谱B(λ)进行滤波而形成的。图8a的最低处的曲线显示了通过在光谱C(λ)的滤波后的峰P'1、P'2上对干涉仪100进行扫描而获得的测量的光谱强度分布M(Sd)。
可通过对法布里-珀罗干涉仪100进行扫描来测量滤波后的光的光谱强度分布M(Sd)。可通过利用标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)来使测量的分布M(Sd)转换成标定的分布。可通过使测量的分布M(Sd)与标准具50的光谱透射率TE(λ)相比较，来对标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)进行校验。
当透射峰P1在光谱B(λ)的适度倾斜的部分POR1内时，透射峰P1的光谱位置λP1是精确已知的，并且滤波后的光谱C(λ)的滤波后的峰P'1的光谱位置可与标准具50的透射峰P1的光谱位置λP1大体吻合。每个标记值Sd1、Sd2、Sd3、Sd4、…可被分类成匹配的数值或非匹配的数值。如果标记值Sd1对应于在输入光谱B(λ)的适度倾斜的部分POR1内的峰波长λP1，并且如果标记值Sd1与估算的控制信号值Scal,d(λP1)大体吻合，那么标记值Sd1可被分类成匹配的数值。一个或多个光谱位置(例如位置λ4)可在输入光谱B(λ)的急剧倾斜的部分POR2内。当确定和/或校验标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)时，可以忽略一个或多个标记值Sd4。
用于确定和/或校验标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)的数据对(λP1,Sd1)、(λP2,Sd2)、(λP3,Sd3)、…可通过以下方式获得：
-从测量的分布M(Sd)确定多个标记值Sd1、Sd2、Sd3、…，
-将两个或多个标记值Sd1、Sd2、Sd3、…分类为匹配的标记值Sd1、Sd2、Sd3、…，以及
-通过使每个匹配的标记值Sd1、Sd2、Sd3、…与透射率峰P1、P2、P3的精确已知的峰波长λP1、λP2、λP3、…相关联，来形成数据对(λP1,Sd1)、(λP2,Sd2)、(λP3,Sd3)。
可通过利用数据对(λP1,Sd1)、(λP2,Sd2)、(λP3,Sd3)来提高和/或校验标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)的精确度。可通过利用数据对(λP1,Sd1)、(λP2,Sd2)、(λP3,Sd3)来确定修改后的标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)。修改后的标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)可与初始标定函数稍有不同。修改后的标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)可存储在例如存储器MEM3中。
随后，可通过利用修改后的标定函数Scal,d(λ)而从测量的分布M(Sd)提供标定的分布M(Scal,d(λ))，并且通过使标定的分布M(Scal,d(λ))除以标准具50的透射率TE(λ)，来确定输入光谱B(λ)的改进的估计BM(λ)(见式5)。
图8b显示了从图8a的测量的光谱强度分布M(Sd)形成了测量的吸收光谱I1(λ)/I0(λ)。图8b的最高处的曲线显示了测量的光谱强度分布M(Sd)，其可通过改变镜间隙dFP以及通过记录作为控制信号Sd的函数的探测器信号值SDET1来获得。图8b中的从高处数的第二条曲线显示了通过利用标定函数λcal(Sd)和/或Sd,cal(λ)从测量的光谱强度分布M(Sd)确定的标定的光谱强度分布M(Sd,cal(λ))。可通过使标定的光谱强度分布M(Sd,cal(λ))除以光谱透射率TE(λ)来补偿标准具的滤波效果。可通过与函数1/TE(λ)相乘来补偿标准具的滤波效果。
如果需要，可通过使标定的光谱强度分布M(Sd,cal(λ))与函数1/TE(λ)相乘，并且通过利用强度标定数据CPAR1使探测器信号值转换成标定的强度值，来获得标定的测量的光谱XS(λ)。标定的测量的光谱XS(λ)可代表穿过对象OBJ1透射的光的光谱，或者由对象OBJ1反射的光的光谱。
吸收光谱I1(λ)/I0(λ)还可利用参考分布来确定。在一个实施方案中，不需要确定标定的强度值即可确定吸收光谱I1(λ)/I0。可通过测量光谱强度分布而不需要吸收样本OBJ1来获得参考分布MREF(Sd,cal(λ))。参考分布MREF(Sd,cal(λ))可代表例如照明光LB0的光谱。参考分布MREF(Sd,cal(λ))可存储在例如装置700的存储器MEM4中。可通过利用标准具的光谱透射率TE(λ)，并且通过利用参考分布MREF(Sd,cal(λ))，来从标定的光谱强度分布M(Sd,cal(λ))确定测量的吸收光谱I1(λ)/I0(λ)。补偿的光谱强度分布可通过除以光谱透射率1/TE(λ)而从标定的光谱强度分布M(Sd,cal(λ))确定，并且可通过使参考分布MREF(Sd,cal(λ))除以补偿的光谱强度分布M(Sd,cal(λ))/TE(λ)来确定测量的吸收光谱I1(λ)/I0(λ)。
参照图9，标准具50还可位于光源单元210与对象OBJ1之间。
当测量对象OBJ1的反射光谱时，对象OBJ1可由照明灯进行照明。照明灯可具有广谱。在一个实施方案中，照明灯的带宽可大于或等于分光仪500的探测范围。
图10以示例的方式显示了干涉仪100，其光学共振腔已经通过刻蚀形成。分光仪500可包括图10中所示的干涉仪。分光仪500可包括干涉仪，其光学共振腔已经通过刻蚀形成。分光仪500可包括干涉仪100，在镜110、120的材料层已经形成之后，干涉仪100的位于镜110、120之间的真空区ESPACE1已经通过刻蚀形成。
镜110可由间隔部115支撑。间隔部115可沉积在镜120的顶部。干涉仪100可以由一种方法制成，其包括将镜110的两层或多层材料层沉积在间隔部115的顶部上。在镜110的两层或多层材料层已经沉积之后，镜110、120之间的真空区ESPACE1可以通过在镜110、120之间将材料刻蚀掉而形成。
第一镜110可具有可动部分MPOR1，并且第一镜110可被称为例如可动镜。可动镜110的可动部分MPOR1可相对于固定镜120移动，从而调节镜间隙dFP。第二镜120可被称为例如固定镜。
固定镜120可包括由基板130支撑的多层材料层。可动镜110可由间隔层115支撑。间隔层115可形成在固定镜120的顶部，并且可动镜110可由间隔层115支撑。可动镜110可包括例如材料层110a、110b、110c、110d和/或110e。固定镜120可包括例如材料层120a、120b、120c、120d和/或120e。镜110、120可通过使用多层反射涂层来实施。镜110、120可包括多层反射涂层。固定镜120的材料层例如可通过在基板130的顶部沉积材料和/或通过局部转换基板130的材料而形成。在固定镜120的材料层已经形成之后，间隔层115可沉积在固定镜120的顶部。在间隔层115已经沉积之后，可动部分MPOR1的材料层可通过在间隔层115顶部上沉积可动镜110的材料层而形成。镜110、120的材料层例如可以是富硅氮化硅、多晶硅、掺杂多晶硅、二氧化硅和/或氧化铝。所述层例如可通过利用LPCVD工艺进行沉积。LPCVD表示低压力化学气相沉积。基板130可以是例如单晶硅或石英玻璃。间隔层115可包括例如二氧化硅。间隔层115基本上可以由二氧化硅组成。间隔层115可以由二氧化硅组成。干涉仪100的镜110、120之间的真空区ESPACE1可由刻蚀形成。间隔层115的材料例如可通过利用氢氟酸(HF)来刻蚀掉。镜110可包括多个用于引导氢氟酸(HF)进入到镜110、120之间的空间中并且用于移除间隔层115的材料的多个微型孔H1。孔H1的宽度可以非常小，以至于它们不会显著地降低干涉仪100的光学特性。
可动部分MPOR1例如可由静电致动器140来移动。静电致动器140可包括两个或多个电极Ga、Gb。Va表示第一电极Ga的电压，并且Vb表示第二电极Gb的电压。当在电极Ga、Gb之间施加电压差Va-Vb(＝Vab)时，电极Ga、Gb可生成静电吸引力F1。静电力F1可向固定镜120拉动可动部分MPOR1。
静电致动器140可以是坚固的和/或机械稳定的和/或防震的。静电致动器140可具有小尺寸。当干涉仪100包括静电致动器140时，干涉仪100可以以较低的成本生产。
干涉仪100可选择性地包括用于监控镜间隙的电容传感器。干涉仪100可包括静电致动器140以及用于监控镜间隙的电容传感器。然而，不一定要使用电容传感器。多亏使用了用于光谱稳定的标准具，具有静电致动器140的干涉仪100可以在没有用于监控镜间隙的电容传感器的情况下实施。
可通过利用导体CON1和接线端子N1向电极Ga施加电压Va。可通过利用导体CON2和接线端子N2向电极Gb施加电压Vb。可由受控于控制单元CVT1的电压源提供电压Va、Vb。可根据控制信号Sd提供电压Va、Vb。接线端子N1、N2可以例如是金属的，并且导体CON1、CON2可以例如粘接到接线端子N1、N2上。
可动部分MPOR1的孔部AP1可具有宽度w1。可动镜110的孔部AP1可以是大致平整的，从而提供充足的光谱分辨率。直接施加在孔部AP1上的静电力的量级可维持在较低水平，从而保持孔部AP1的平整度。可通过利用大体为环形的围绕固定镜120的孔部AP2的电极Gb来生成用于移动可动部分MPOR1的静电力F1。镜120可选择性地包括中性电极Gc，其可布置成在扫描过程中通过降低施加在孔部AP1上的力而保持孔部AP1平整。中性电极Gc可与可动镜110的孔部AP1大体相对。中性电极Gc的电压可保持为与电极Ga的电压Va大致相等，从而减少可动镜110的孔部AP1的变形。电极Ga与Gc之间的电压差可保持为小于预定限值，从而减少可动镜110的孔部AP1的变形。因此，可动部分MPOR1可由静电力F1来移动，以使得所述力F1拉动围绕孔部AP1的环形区域，其中孔部AP1可保持为大体上未受力的区域。
中性电极Gc可与电极Ga例如通过利用连接部N1b进行电连接。环形电极Gb可围绕中性电极Gc布置。电极Ga和Gc在干涉仪100的操作光谱区可以是大致透明的。电极Ga、Gb和Gc可包括例如掺杂的多晶硅，其对于红外光LB3可以是大致透明。
当在电极Ga、Gb上施加驱动电压Vab时，电极Ga、Gb可生成静电力F1。驱动压Vab可等于电压差Va-Vb。电压可例如通过导体CON1、CON2和接线端子N1、N2施加在电极Ga、Gb上。电极Gc可与电极Ga电连接。镜110可以是柔性的和/或间隔部115可以是可机械压缩的，以使得通过改变静电力F1的量级而改变镜间隙dFP。可通过改变驱动电压Va-Vb(＝Vab)来改变静电力F1的量级。分光仪500可包括驱动电压单元142，其可布置成根据控制信号Sd生成驱动电压Vab。
镜110的介于孔部AP1和间隔部115之间的部分可以是柔性的，以便允许改变镜间隙dFP。可以选择镜110的厚度以便允许反复的局部弯曲。
向电极Ga、Gb施加第一驱动电压Vab可使得将干涉仪100的透射峰PFP,k调节到第一光谱位置(例如位置λP1)处，并且向电极Ga、Gb施加不同的第二驱动电压Vab可使得将干涉仪100的透射峰PFP,k调节到不同的第二光谱位置(例如位置λP2)处。
在正常运行过程中，镜110、120之间的空间ESPACE1可由气体填充。然而，干涉仪100也可在真空中运行，以使得空间ESPACE1中的气压大体等于零。
可将通过沉积和刻蚀生产的干涉仪100认为具有大体整体结构。所述干涉仪100可以例如是抗震且小的。可动部分MPOR1的质量可以是小的，并且干涉仪100可具有高速的扫描速度。可动部分MPOR1可以迅速加速至全速的扫描速度。
参照图11，分光仪500可包括具有用于监控镜间隙dFP的距离传感器150的干涉仪100。距离传感器150可以是例如包括两个或多个电容器极板G1、G2的电容传感器。第一电容器极板G1可附接到第一镜110上，并且第二电容器极板G2可附接到第二镜120上，以使得板G1、G2之间的距离取决于镜间隙dFP。电容器极板G1、G2可一同形成具有电容Cx的电容器，以使得电容Cx可取决于镜间隙dFP。电容值Cx可表示镜间隙dFP。电容器极板G1、G2例如可通过导体CONa、CONb连接到电容监控单元152上。电容监控单元152可提供表示传感器150的电容Cx的信号Sd。电容监控单元152可提供表示镜间隙dFP的信号Sd。
电容监控单元152可布置成例如通过以预定电流为电容传感器150充电，并且通过测量将传感器150充电至预定电压的所需时间，来测量电容Cx。电容监控单元152可布置成例如通过将电容传感器150耦合成谐振电路的一部分，并且测量谐振电路的谐振频率，来测量电容Cx。电容监控单元152可布置成例如通过利用电容传感器150反复地向槽路电容器转移电荷，并且对达到预定的槽路电容器电压所需的电荷转移周期的数量进行计数，来测量电容Cx。
干涉仪100可包括驱动单元142。驱动单元142可例如将数字驱动信号S140转换成适用于驱动致动器140的模拟信号。驱动单元142可提供例如用于驱动静电致动器140或用于驱动压电致动器140的电压信号Vab。
在一个实施方案中，控制单元CNT1可构造成提供用于改变镜间隙dFP的数字驱动信号S140，并且控制单元CNT1可布置成接收控制信号Sd。
分光仪的光谱标度可通过使用具有固定的镜间距的法布里-珀罗标准具稳定下来。标准具的镜间距可以在干涉仪的扫描过程中保持不变。
标准具50的光学共振腔可由一种或多种固体材料(优选硅Si和/或二氧化硅SiO2)组成。
分光仪500可以例如在第一移动单元中实施。可以在第一移动单元中执行从控制信号值Sd确定光谱位置λ。可以在与第一单元分离开的第二单元中执行从控制信号值Sd确定光谱位置λ。第二单元可以是固定的或移动的。固定单元例如可在可访问的(例如通过因特网)服务器中实施。
分光仪500可以例如用于遥感应用。分光仪500可以例如用于测量对象OBJ1的颜色。分光仪500可以例如用于吸收测量，其中干涉仪100的透射峰可被调节至第一光谱位置从而与对象OBJ1的吸收带相匹配，并且干涉仪100的透射峰可被调节至第二光谱位置从而与参考带相匹配。分光仪500可例如用于荧光测量，其中干涉仪的透射峰的第一光谱位置可与从对象OBJ1发出的荧光相匹配，并且第二光谱位置可与诱发荧光的照明光相匹配。
当测量对象OBJ1的反射光谱时，对象OBJ1可由照明光进行照明。照明光可具有广谱。在一个实施方案中，照明光的带宽可以大于或等于分光仪500的探测范围。
当宽带光耦合至分光仪中时，标准具可提供滤波后的光谱，其在稳定的光谱位置处具有多个滤波后的峰。可通过利用滤波后的峰来确定和/或验证干涉仪100的光谱标度。可通过利用法布里-珀罗干涉仪来测量滤波后的光谱，从而提供测量的滤波后的光谱。测量的光谱强度分布M(Sd)可大体复制出标准具的透射率峰，并且可通过利用分布M(Sd)的峰来确定和/或验证光谱标度。特别是，在镜间隙与控制信号之间的关系改变(例如由于操作温度、机械振动和/或老化的变化)的情况下，分光仪的光谱标度可以是稳定的。
已知的是，干涉仪100的光谱标度的精确度可通过在该精确度所在的标准具的光谱透射率TE(λ)处确定。ΔλDEV1可表示透射率峰的实际光谱位置与所述透射率峰的标称的光谱位置之间的差值。ΔλDEV2可表示干涉仪的实际光谱位置与对应于干涉仪的所述实际光谱位置的标定的光谱位置之间的差值。误差ΔλDEV2可以例如小于2·ΔλDEV1。探测滤波后的光谱的峰的光谱位置的误差(ΔλDEV2)可以是例如小于标准具的透射率的峰的已知光谱位置的误差(ΔλDEV1)的二倍。
在一个实施方案中，光可以通过利用一个或多个光导纤维耦合至分光仪中。例如，光可以通过利用一个或多个光导纤维从光学探针向分光仪引导。
术语“光”可指代在紫外波段、可见波段和/或红外波段中的电磁辐射。
光谱位置例如可通过提供波长值和/或通过提供波数的值来限定。光谱位置例如可通过利用波长值和/或通过利用波数的值来限定。光谱标度可被称为例如波长标度。光谱标定还可被称为例如波长标定。光谱标定数据可被称为例如波长标定数据。
对于本领域的技术人员而言，应当清楚的是能够理解根据本发明的装置及方法的修改和变型。附图为原理图。上述参考随附附图所描述的具体实施方式仅仅是示意性的，并且不旨在限制由随附的权利要求书所限定的本发明的范围。
Claims (25)
1.一种用于确定法布里-珀罗干涉仪(100)的光谱标定数据(λcal(Sd),Sd,cal(λ))的方法，所述方法包括：
-通过采用法布里-珀罗标准具(50)对输入光(LB1)进行滤波而形成多个滤波后的光谱峰(P'1,P'2)，以使得第一滤波后的峰(P'1)对应于所述标准具(50)的第一透射率峰(P1)，并且使得第二滤波后的峰(P'2)对应于所述标准具(50)的第二透射率峰(P1)，
-利用所述法布里-珀罗干涉仪(100)来测量滤波后的光谱峰(P'1,P'2)的光谱强度分布(M(Sd))，其中通过改变所述法布里-珀罗干涉仪(100)的镜间隙(dFP)，并且通过提供表示所述镜间隙(dFP)的控制信号(Sd)来测量所述光谱强度分布(M(Sd))，以及
-通过使测量的光谱强度分布(M(Sd))与所述标准具(50)的光谱透射率(TE(λ))相匹配来确定所述光谱标定数据(λcal(Sd),Sd,cal(λ))。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光谱标定数据(λcal(Sd),Sd,cal(λ))确定了用于从所述控制信号(Sd)的值获得光谱位置(λ)的关系。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述标准具(50)的最小光谱透射率(TE,MIN)低于或等于所述标准具(50)的最大光谱透射率(TE,MAX)的90％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，通过利用从对象(OBJ1)获得的输入光(LB1)确定第一光谱标定数据(λcal(Sd),Sd,cal(λ))，并且通过利用所述第一光谱标定数据(λcal(Sd))从测量的光谱强度分布(M(Sd))确定对象(OBJ1)的标定的光谱(I1(λ))。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其包括：监控所述标准具(50)的温度，并且基于所述标准具(50)的温度确定所述第一透射率峰(P1)的第一光谱位置(λP1)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述法布里-珀罗干涉仪(100)包括静电致动器(140)，通过改变施加在所述静电致动器(140)上的驱动电压(Vab)而改变所述镜间隙(dFP)，并且所述驱动电压(Vab)是根据所述控制信号(Sd)改变的。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述干涉仪(100)包括电容传感器(Ga、Gd)，其布置成通过监控所述干涉仪(100)的所述镜间隙(dFP)来提供所述控制信号(Sd)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其包括：
-当所述干涉仪(100)的透射峰(PFP,k)与所述第一滤波后的峰(P'1)大体吻合时，对所述光谱强度分布M(Sd)进行分析，从而确定与第一镜间隙(dFP)相关联的第一控制信号值(Sd1)，
-当所述干涉仪(100)的透射峰(PFP,k)与所述第二滤波后的峰(P'2)大体吻合时，对所述光谱强度分布M(Sd)进行分析，从而确定与第二镜间隙(dFP)相关联的第二控制信号值(Sd2)，
-在所述第一控制信号值(Sd1)与所述标准具(50)的所述第一透射率峰(P1)的光谱位置(λP1)之间形成第一关联关系(λP1,Sd1)，
-在所述第二控制信号值(Sd2)与所述标准具(50)的所述第二透射率峰(P2)的光谱位置(λP2)之间形成第二关联关系(λP2,Sd2)，以及
-基于所述第一关联关系(λP1,Sd1)并且基于所述第二关联关系(λP2,Sd2)来确定所述光谱标定数据(λcal(Sd))。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，通过利用互相关分析将测量的光谱强度分布M(Sd)与所述标准具(50)的所述光谱透射率(TE(λ))进行比较。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，所述方法还包括：
-利用温度传感器(58)监控所述标准具(50)的操作温度，
-提供表示所述标准具(50)的操作温度的温度信号(STEMP)，以及
-基于所述标准具(50)的温度来确定透射率峰(P1)的光谱位置(λP1)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，在截止带中传输的信号功率在初始信号功率的1％至30％之间的范围内，优选地在10％至30％之间的范围内。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述标准具(50)的最小透射率峰和最大透射率峰用于确定法布里-珀罗干涉仪(100)的光谱标定数据(λcal(Sd),Sd,cal(λ))。
13.一种装置(500)，其包括至少一个处理器(CNT1)、包括计算机程序代码(PROG1)的存储器(MEM5)，所述存储器(MEM5)和所述计算机程序代码(PROG1)配置成，结合所述至少一个处理器(CNT1)，使得装置(500)执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法。
14.一种装置(500)，其包括：
-标准具(50)，其通过对输入光(LB1)进行滤波而形成多个滤波后的光谱峰(P'1,P'2)，以使得第一滤波后的峰(P'1)对应于所述标准具(50)的第一透射率峰(P1)，并且使得第二滤波后的峰(P'2)对应于所述标准具(50)的第二透射率峰(P1)，以及
-法布里-珀罗干涉仪(100)，其通过改变所述法布里-珀罗干涉仪(100)的镜间隙(dFP)来测量所述滤波后的光谱峰(P'1,P'2)的光谱强度分布(M(Sd))，
其中，所述装置(500)布置成：
-提供表示所述镜间隙(dFP)的控制信号(Sd)，并且
-通过使测量的光谱强度分布(M(Sd))与所述标准具(50)的光谱透射率(TE(λ))相匹配来确定光谱标定数据(λcal(Sd),Sd,cal(λ))。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述标准具(50)的光学共振腔由一种或多种固体材料组成，优选地由硅(Si)和/或二氧化硅(SiO2)组成。
16.根据权利要求14或15所述的装置(500)，其包括：监控所述标准具(50)的温度的温度传感器(58)。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的装置(500)，其中，干涉仪(100)的镜(110、120)之间的真空区(ESPACE1)已经通过刻蚀形成。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的装置(500)，其中，所述法布里-珀罗干涉仪(100)包括用于改变所述法布里-珀罗干涉仪(100)的所述镜间隙(dFP)的静电致动器(140)。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的装置(500)，其包括：构造成监控所述标准具(50)的操作温度的温度传感器(58)。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的装置(500)，其包括：用于提供表示所述标准具(50)的操作温度的温度信号(STEMP)的装置。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的装置(500)，其包括：用于基于所述标准具(50)的温度来确定所述第一透射率峰(P1)的光谱位置(λP1)的装置。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的装置(500)，其包括：已经在其上存储了一组计算机可执行指令的计算机可读介质，计算机可执行指令能够使得处理器确定法布里-珀罗干涉仪(100)的光谱标定数据(λcal(Sd),Sd,cal(λ))。
23.根据权利要求14至21中任一项所述的装置(500)，其包括：已经在其上存储了一组计算机可执行指令的计算机可读介质，计算机可执行指令能够使得处理器基于所述标准具(50)的操作温度确定法布里-珀罗干涉仪(100)的光谱标定数据(λcal(Sd),Sd,cal(λ))。
24.根据权利要求14至23中任一项所述的装置(500)，其中，法布里-珀罗标准具(50)构造成使得所述标准具(50)的透射峰的特定波长与所述装置(500)的光谱分辨率是同步的。
25.根据权利要求14至24中任一项所述的装置(500)，其中，所述标准具(50)构造成使得在截止带中传输的信号功率在初始信号功率的1％至30％之间的范围内，优选地在10％至30％之间的范围内。
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