CN1541330A - 光谱测量方法和执行所述方法的装置(诸多变型) - Google Patents
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Abstract
本发明方法的特征在于系统通过把所述系统的图像投射到包含光电元件的周期系统上，使驻光波的干涉条纹以空间信号形式记录。从光电元件接收的电信号用周期系统中所述光电元件的位置关系进行记录，并进行分析。本发明光谱测量方法在包括以下光学共轭元件的干涉仪中实现：辐射光源、反射镜、一个或两个薄的部分透射光敏感层、具有光电管的周期系统、一个光谱分析仪和任意的一个分光器。本发明的光谱测量方法和实现所述方法的干涉仪能够在宽光谱范围内使波长测量的精度增加2－5倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种光谱分析技术领域以及能够用于光辐射的光谱分析。
背景技术
通常用于光辐射光谱分析的方法基于用棱镜或者衍射光栅将光束分离成一系列扫描的谱线。用于这一目的的传统装置之一是所谓的单色仪，该单色仪包括反射镜和用于光谱扫描的移动衍射光栅[Malyshev V.I.Introduction in experimental spectroscop”。M.：Nauka，1979，pp.185-201，257-274]。
与所谓的干涉仪相比，上述单色仪的基本缺点是灵敏度低。
公知的干涉仪包括光学共轭的光源、反射镜、分光板、探测器和光谱分析仪[Merz L.“Integral conversion in optics”.M.：Mir，1969，pp.80-83]。最接近的现有技术是基于利用薄的部分透射膜对驻光波的干涉条纹系统记录(registration)的光谱方法。所述部分透射膜包括散射或吸收驻光波能量的微粒子。该膜位于光源和反射镜之间，并且倾斜地安装在镜面上。[Patent RU No.2177605，公开日为2001年12月27日，Int.C1.7 G01J3/00，G01B9/02，G01R23/17]。
现有的光谱方法由干涉仪实现，该干涉仪包括光学共轭的光源、反射镜、光谱分析仪和一个薄的部分透射膜，所述膜包含散射或吸收驻光波能量的微粒子，且位于光源和反射镜之间[Patent RU No.2177605，公开日为2001年12月27日，Int.C1.7 G01J3/00，G01B9/02，G01R23/17]。
发明内容
本发明基于通过把利用薄的部分透射膜得到的驻光波的干涉条纹组的图像投射到包含光电管的周期系统上，从而以空间频率信号形式记录所述驻光波的干涉条纹组。
所述任务由下面的光谱测量方法(诸多变型)解决：
光谱测量方法的变型1。光谱测量方法基于利用薄的部分透射膜对驻光波的干涉条纹组记录；膜的厚度不应超过λ/2。该膜以θ角位于光源和反射镜之间，θ角由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d是干涉条纹组的周期，该干涉条纹在驻光波的影响下在薄的部分透射膜中获得。通过将上述组图像投射到包含光电管的周期系统上，实现执行所述记录；从上述光电管接收的电信号是以空间域信号的形式记录的，该空间域信号被分析和变换成频率域信号。
光谱测量方法的第一变型由下面的干涉仪实现(变型1和变型2)
干涉仪的变型1。干涉仪包括光学共轭的光源、反射镜、光谱分析仪和散射或吸收驻光波的电场能量的薄部分透射膜。干涉仪还设有一个包含光电管的周期系统，所述周期系统直接位于反射镜的后面。所述膜的厚度不超过λ/2，以θ角位于光源和反射镜之间，该θ角由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d是干涉条纹组的周期，该干涉条纹组在驻光波的影响下在薄的部分透射膜中形成。反射镜被实施为部分透射光。
干涉仪的变型2。干涉仪包括光学共轭光源、反射镜、光谱分析仪和散射或吸收驻光波的电场能量的部分透射膜。干涉仪还设有包含光电管的周期系统，以及位于上述膜与光源之间的分光器；分光器与包含光电管的周期系统光共轭。该膜的厚度不应超过λ/2，并以θ角位于光源和反射镜之间，θ角由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d是干涉条纹的周期，该干涉条纹在驻光波的影响下在薄的部分透射膜中形成。
光谱测量方法的变型2。光谱测量方法基于利用散射或吸收驻光波的电场能量的薄的部分透射膜对驻光波的干涉条纹组记录；该膜的厚度不应超过λ/2，并以θ1角位于光源和反射镜之间，θ1角由等式sinθ1＝λ/2d1确定，其中θ1是薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d1是干涉条纹的周期，利用驻光波影响在薄的部分透射膜中形成该干涉条纹；通过把条纹图像投射到包含光电管的周期系统上，使具有周期为d1的上述干涉条纹组的记录以空间频率信号的形式实现。从光电管接收的电信号用这些光电管在上述周期系统中的位置关系进行记录，并进行分析。第二薄膜的厚度也应小于λ/2，并以θ2角位于第一部分透射薄膜和反射镜之间，θ2得由等式sinθ2＝λ/2d2确定，其中θ2是第二薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d2是干涉条纹的周期，该干涉条纹利用驻光波的影响在第二薄的部分透射膜中形成。相对第二薄的部分透射膜板面与反射镜板面之间的倾斜角θ2，在0°-180°范围内设置第一薄的部分透射膜和反射镜板面之间的倾斜角θ1。第二薄的部分透射膜板面可在匹配光传播方向的轴上旋转，使其以0.1-90°范围的角度Ω相对于第一薄的部分投射膜旋转。以此方式得到的两组干涉条纹的图像被投射到包含光电管的矩阵周期系统上。所以系统包括法向矢量配置光波方向的一个反射镜和以角度θ1-θ2彼此倾斜的两个膜。此外，第二膜以Ω角绕光传播方向轴旋转。
光谱测量方法的第二变型由下面的干涉仪实现(变型3和4)。
干涉仪的变型3。干涉仪包括光学共轭的光源、反射镜、光谱分析仪和散射或吸收驻光波的电场能量的薄部分透射膜。该膜位于光源与向上述反射镜板面倾斜的反射镜之间。包含光电管的周期系统位于反射镜之后。干涉仪还设有散射或吸收驻光波的电场能量的第二薄的部分透射膜，该第二膜位于第一薄的部分透射膜和反射镜之间且倾斜于上述反射镜板面。第二薄的部分透射膜相对于第一薄透射膜的板面绕干涉仪的光轴旋转，以及一个包含光电管的周期系统被实施为一个矩阵周期系统。两个薄的部分透射膜的板面可以相互平行或者成θ1-θ2角，并且具有匹配干涉仪的光轴的公共轴。第二薄的部分透射膜以角Ω绕光轴旋转。
干涉仪的变型4。干涉仪包括：光学共轭的光源；反射镜；光谱分析仪；散射或吸收驻光波的电场能量的薄部分透射膜，该膜位于光源和反射镜之间，并倾斜于上述反射镜板面。一个包含光电管的周期系统位于反射镜之后。干涉仪还设有散射或吸收驻光波电场能量的第二薄部分透射膜。该第二膜位于第一薄部分透射膜和反射镜之间并倾斜于上述反射镜板面。在第一薄的部分透射膜和光源之间设有一个分光器；第二薄的部分透射膜相对于第一薄部分透射膜的板面绕干涉仪的光轴旋转；包含光电管的周期系统与分光器元件光共轭，并且被实施为一个矩阵周期系统。两个薄的部分透射膜的板面可以相互平行或者成θ1-θ2角并且具有匹配干涉仪光轴的公共轴。第二薄的部分透射膜以角Ω绕该轴旋转。矩阵周期系统被实施为电荷耦合器件(CCD)的矩阵形式。
光谱测量方法的变型3。光谱测量方法基于利用散射或吸收驻光波的电场能量的薄的部分透射膜对驻光波的干涉条纹组的记录；上述膜的厚度不应超过λ/2。该膜以θ角位于光源和反射镜之间，θ角由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d是干涉条纹的周期，该干涉条纹在驻光波的影响下在薄的部分透射膜中形成。通过把具有周期d的上述驻光波的干涉条纹组的图像投射在包含光电管的矩阵周期系统上，以空间频率信号的形式实现具有周期d的上述干涉条纹的记录；从上述光电管接收的电信号用上述矩阵周期系统的光电管位置关系进行记录并进行分析。含有光电管的矩阵周期系统被实施为能够绕匹配光传播方向的轴旋转。
光谱测量方法的变型4。光谱测量方法基于利用散射或吸收驻光波的电场能量的薄的部分透射膜对驻光波的干涉条纹组的记录；与上述膜的区别在于：该膜的厚度应小于λ/2。该膜以θ角位于光源和反射镜之间，θ角由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d是干涉条纹组的周期，该干涉条纹在驻光波的影响下在薄的部分透射膜中形成。具有周期d的上述干涉条纹组的记录是利用把上述组的图像投射到矩阵周期系统上以空间频率信号形式实现的，所述矩阵周期系统包含具有水平周期d1和垂直周期dm的平行矩阵。矩阵周期系统被实施为能够绕轴旋转，所述轴与光电管的水平阵列与投射在矩阵周期系统上的干涉条纹之间成α角的光传播方向匹配，角α由等式sinα＝d/d1确定，光电管阵列的水平周期由等式dm＝(N+1)d/cosα确定，其中N是位于上述矩阵周期系统的阵列中的光电管的数量。从上述光电管接收的电信号用矩阵周期系统中光电管的位置关系来记录，然后分析它们。
光谱测量方法的第3和第4变型可以在以下干涉仪(变型5和变型6)中实现。
干涉仪的变型5。干涉仪包括光学共轭光源、反射镜、光谱分析仪和散射或吸收驻光波的电场能量的薄的部分透射膜，该干涉仪还设有包含光电管的光共轭矩阵周期系统，该矩阵皱起系统位于位于反射镜后面并实施为能够绕干涉仪的光轴旋转。该膜的厚度不应超过λ/2，并以θ角位于光源和反射镜之间，θ角由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d是干涉条纹的周期，该干涉条纹在驻光波的影响下在薄的部分透射膜中形成。反射镜被实施为部分透射光。矩阵周期系统可以被实施为电荷耦合器件(CCD)的矩阵形式。
干涉仪的变型6。干涉仪包括：光学共轭光源；反射镜；光谱分析仪；散射或吸收驻光波的电场能量的薄的部分透射膜。干涉仪还设有：包含光电管的光共轭矩阵周期系统；和一个分光器，位于上述膜和光源之间，并与包含光电管的矩阵周期系统光共轭。上述矩阵周期系统被实施为能够绕光干涉仪的轴旋转。所述膜的厚度不应超过λ/2，并以θ角位于光源和反射镜之间，θ角由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d是干涉条纹的周期，该干涉条纹在驻光波的影响下在薄的部分透射膜中形成。矩阵周期系统可以被实施为电荷耦合器件(CCD)的矩阵形式。
附图说明
本发明的要点将采用附图进行解释：
图1是干涉仪变型1的示意图；
图2是散射或吸收驻光波的电场能量的薄的部分透射膜的表面的光强的分布图；
图2b是在不连续的光电管阵列上测量的光强的分布图；
图2c是光谱分析仪输出的电信号；
图3是干涉仪变型2的示意图；
图4是干涉仪变型3的示意图；
图5是在矩阵周期系统的平面中的两个干涉条纹组的图像；
图6是干涉仪变型4的示意图；
图7是干涉仪变型5的示意图；
图8是干涉仪变型5的示意图；
图9是矩阵周期系统上投射干涉条纹组的示意图；
图10是干涉仪变型6的示意图；
图11是干涉仪变型6的示意图；
具体实施方式
本发明的光谱测量方法在以下述方式提供的干涉仪中实现。
在干涉仪(变型1)中实现光谱测量方法的第一变型
变型1的干涉仪(图1)包括光学共轭光源1、反射镜2、光谱分析仪3、散射或吸收驻光波的电场能量的薄的部分透射膜4、包含光电管6并位于反射镜2后面的光学共轭的周期系统5；上述膜4位于光源1和反射镜2之间；反射镜2被实施为部分地透射光束。薄部分透射膜4可以贴在光楔7的一个表面上，反射镜2可以贴在光楔7的另一表面上。反射镜2的反射系数范围可以是0.50-0.99，并且其透射系数可以是0.01-0.50。干涉条纹组的图像8被投射到周期系统5上。包含光电管6的周期系统5被实施为电荷耦合器件(CCD)的矩阵或者阵列形式。
干涉仪以下面的方式工作。
从光源1辐射的入射光自反射镜2反射，并且在光源和反射镜之间的区域形成驻光波。薄的部分透射膜4散射或吸收驻光波电场的能量；薄的部分透射膜4被设置在倾斜和相交驻光波某些部分的位置上。在该透射膜中形成干涉条纹组。能够以周期为d的空间频率信号的形式记录该条纹组，周期d由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜4和光波前之间的夹角，λ是波长。当使用光楔7时，薄的部分透射膜4面与反射镜2之间的夹角φ被固定并且由等式sinφ＝λ/2dn确定，其中λ是波长；d是干涉条纹组的周期，n是光楔7材料的折射率。
干涉条纹组的图像8通过部分透射的反射镜2被投射到包含光电管6的周期系统5上。然后，用周期系统5的光电管6的位置关系记录图像8。所记录的电信号然后由光谱分析仪3进行傅立叶(Fourier)变换；其输出为代表实际光束光谱的频率域信号。实现被确定的波长的高分辨率和宽的动态范围。
在干涉仪的变型2中实现光谱测量方法的第一变型
变型2(图3)的干涉仪包括光学共轭光源1、反射镜2、光谱分析仪3、散射或吸收驻光波的电场能量的薄部分透射膜4、包含光电管6的周期系统5、位于上述膜4和光源1之间的分光器9。该分光器9与包含光电管6的周期系统5光学共轭，上述膜4的厚度不应超过λ/2，且以θ角位于光源1和反射镜2之间，θ角由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜4和光波前之间的夹角，λ是波长，d是干涉条纹组的周期，该干涉条纹在驻光波的影响下在薄的部分透射膜4中形成。包含光电管6的周期系统5被实施为电荷耦合器件(CCD)的矩阵或者阵列形式。
干涉仪按以下方式工作。从光源1辐射的入射光自反射镜2反射，并且在光源和反射镜之间的区域形成驻光波。薄的部分透射膜4散射或吸收驻光波电场的能量，并且被设置在倾斜和相交驻光波的某些部分的位置上。。该组条纹能够以周期为d的空间频率信号的形式记录，周期d由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是是薄的部分透射膜4和光波前之间的夹角，λ是波长。在使用光楔7时，薄的部分透射膜4面与反射镜2之间的夹角φ被固定并由等式sinφ＝λ/2dn确定，其中λ是波长；d是干涉条纹组的周期，n是光楔材料的折射率。
干涉条纹系统的图像8通过部分透射的反射镜2投射到包含光电管6的周期系统5上。然后，用周期系统5中的光电管6的位置记录图像。所记录的电信号然后由光谱分析仪3进行傅立叶(Fourier)转换；其输出为代表实际光束光谱的频率域信号。从而实现已确定的波长的高分辨率和宽的动态范围。
在干涉仪(变型3)中实现光谱测量方法的第二变型
变型3(图4)的干涉仪包括光学共轭光源1；反射镜2；光谱分析仪3；薄的部分透射膜4，用于散射或吸收驻光波的电场能量，且位于光源1和反射镜2之间并倾斜于反射镜2的板面，该反射镜2被实施为部分透射光；包含光电管6并位于反射镜2之后的光学共轭周期系统5。干涉仪还设有散射或吸收驻光波的电场能量的第二薄的部分透射膜10，该膜10位于第一薄的部分透射膜4与包含光电管6并被实施为电荷耦合器件(CCD)的矩阵形式的周期系统5之间。
设有第二薄的部分透射膜10的干涉仪以下面的方式工作。从光源1辐射的入射光自反射镜2反射，并且在光源和反射镜之间的区域形成驻光波。两个薄的部分透射膜4和10散射或吸收驻光波电场的能量；这两个透射膜被设置在倾斜并相交驻光波的某些部分的位置上。在两个薄的部分透射膜4和10中形成不同的干涉条纹组。薄的部分透射膜4的平面和反射镜2的平面之间的夹角θ1由等式sinθ1＝λ/2d1确定，其中λ是波长，d1是干涉条纹的周期，第二薄的部分透射膜10的平面与反射镜2的平面之间的夹角θ2由关系式sinθ2＝λ/2d2确定，其中d2是干涉条纹的周期。因为第二薄的部分透射膜10被实施为相对第一薄的部分透射膜4的平面绕干涉仪的光轴旋转，所以两个干涉条纹组的图像8代表明和暗交替条纹的栅格。然后将两个干涉条纹组的合成图像8通过部分透射光的反射镜2投射到包含光电管6的矩阵周期系统5上，然后用光电管6的位置关系记录该图像。然后由光谱分析仪3对记录的2维电信号进行傅立叶(Fourier)变换；其输出是代表实际光束光谱的频域信号。第二薄膜的存在使分辨率提高2倍(当θ1＝θ2时，d1＝d2)。
在干涉仪(变型4)中实现第二光谱测量方法
干涉仪的变型4(图6)包括：光学共轭光源1；反射镜2；光谱分析仪3；散射或吸收驻光波的电场能量的薄的部分透射膜4，该膜位于光源1和反射镜2之间并倾斜于反射镜2板面，反射镜2被实施为部分透射光；包含光电管6的光学共轭周期系统5。干涉仪还设有第二薄的部分透射膜10，该第二薄的部分透射膜10也散射或吸收驻光波的电场能量并位于第一薄的部分透射膜4和反射镜2之间。在第一薄的部分透射膜4和光源1之间设有分光器元件9。第二薄的部分透射膜10被实施为相对第一薄的部分透射膜4的板面绕干涉仪的光轴旋转。周期系统5包含光电管6的并与分光器9光共轭，并且被实施为矩阵周期系统。
设有第二附加薄的部分透射膜10的干涉仪以下面的方式工作。
从光源1辐射的入射光自反射镜2反射，并且在光源和反射镜之间的区域形成驻光波。两个薄的部分透射膜4和10散射或吸收驻光波电场的能量，且被设置在倾斜并相交驻波某些部分的位置上。在膜4和10中形成不同干涉条纹组。第一薄的部分透射膜4的平面和反射镜2的平面之间的夹角θ1由等式sinθ1＝λ/2d1确定，其中λ是波长，d1是干涉条纹的周期。第二薄的部分透射膜10与反射镜板2之间的夹角θ2由关系式sinθ2＝λ/2d2确定，其中d2是干涉条纹的周期。由于第二薄的部分透射膜10被实施为相对第一薄的部分透射膜4绕干涉仪的光轴旋转，所以两个干涉条纹组的图像8代表明和暗交替条纹的栅格。然后将两个干涉条纹组的合成图像8通过分光器9投射到包含光电管6的矩阵周期系统5上，并且用光电管6的位置关系进行记录。两个干涉条纹组的记录以2维空间频率信号的形式实现。记录的电信号然后由光谱分析仪3进行傅立叶变换；其输出是将代表实际光束光谱的频率域信号。第二薄膜的存在使干涉仪的分辨率提高2倍(当θ1＝θ2时，d1＝d2)。
光谱测量方法的第三和第四变型可以在下面的干涉仪(变型5和6)中实现。
变型5的干涉仪(图7、图8)包括：光学共轭光源1；反射镜2；光谱分析仪3；散射或吸收驻光波的电场能量的薄的部分透射膜4；包含光电管6的周期系统5，系统5位于反射镜2的后面并且能够绕干涉仪的轴旋转。上述膜4位于光源1与被实施为部分透射光的反射镜2之间。薄的部分透射膜4可以被贴在光楔7的一个表面(图8)，反射镜2可以被涂覆在上述光楔7的另一表面，形成反射系数为0.50-0.99、透射系数为0.01-0.50的反射涂层。干涉条纹组8的图像然后被投射(图9)在包含光电管6的矩阵周期系统5上。
从光源1辐射的入射光自反射镜2反射，并且在光源和反射镜之间的区域形成驻波。薄的部分透射膜4散射或吸收驻光波电场的能量且被设置在倾斜和相交驻波的某些部分的位置上。干涉条纹组在透射膜中形成。干涉图像的记录可以以具有周期d的空间频率信号的形式实现。周期d由等式sinθ1＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜4和光波前之间的夹角，λ是波长(图7)。在使用光楔7时，由等式sinφ＝λ/2dn确定薄的部分透射膜4面与反射镜2之间的夹角φ，其中λ是波长；d是干涉条纹系统的周期，n是光楔材料7的折射率(图8)。矩阵周期系统5包含多个光电管6，这些光电管6被设置为具有水平周期d1和垂直周期dm多个平行阵列。矩阵周期系统5绕轴旋转，所述轴与光电管6的水平阵列和被投射的干涉条纹之间成角α(其范围：0°-90°)的光传播方向相匹配。
选择角α(图9)
角α由等式sinα＝d/d1确定，其中d1是周期系统5的每个阵列中光电管6的周期。周期dm由dm＝(N+1)d/cosα等式确定，其中N是上述矩阵周期系统5的每个阵列中的光电管6的数量。
对于方矩阵周期系统，d1＝dm且角α由等式tgα＝1/N+1确定。
干涉条纹组的图像8(如图9所示)通过部分透射光反射镜2投射到包含光电管6的矩阵周期系统5上。然后，用矩阵周期系统5中的光电管6的位置关系记录图像。然后由光谱分析仪3对已记录的2维电信号进行傅立叶变换；其输出是代表实际入射光束光谱的频率域信号。这样，甚至达到了被测波长λ的更高分辨率；例如，在使用方矩阵周期系统5的情况下，装置的分辨率高达2N2。
变型6的干涉仪(图10，11)包括：光学共轭光源1；反射镜2；光谱分析仪3；散射或吸收驻光波的电场能量的薄的部分透射膜4；包含光电管6的周期系统5；分光器9，该分光器9位于上述膜4和光源1之间并且与包含光电管6的周期系统5光学共轭。上述矩阵周期系统5被实施为能够绕与干涉仪的光轴旋转，上述膜4的厚度应小于λ/2并且以角θ位于光源1和反射镜2之间，角θ由等式sinθ＝λ/2d确定，其中角θ是薄的部分透射膜和波前之间的夹角，λ是波长；d是干涉条纹的周期；干涉条纹在起驻光波作用的薄的部分透射膜4中形成。
从光源1辐射的入射光自反射镜2反射，并且在光源和反射镜之间的区域形成驻光波。薄的部分透射膜4散射或吸收驻光波电场的能量且被设置在倾斜并相交驻波的某些部分的位置上。干涉条纹组在部分透射膜4中形成。可以以周期为d的空间频率信号的形式实现该条纹组的记录，周期d由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜4和波前之间的夹角，λ是波长(图10)。在使用光楔7时，能够由等式sinφ＝λ/2dn确定薄的部分透射膜4面与反射镜2之间的夹角φ，其中λ是波长；d是干涉条纹的周期，n是光楔材料的折射率(图11)。矩阵周期系统5包含按水平周期d1和垂直周期dm的多个平行阵列设置的多个光电管6；该矩阵周期系统5绕轴旋转，所述轴与光电管6的水平阵列与被投射的干涉条纹之间成角α(其范围为0°-90°)的光传播方向相比配。
选择角α(图9)
角α由等式sinα＝d1/dm确定，其中d1是系统5的每个阵列中光电管6的周期。周期dm由dm＝(N+1)d/cosα等式确定，其中N是在上述矩阵周期系统5的每个阵列中光电管6的数量。
对于方矩阵周期系统5，d1＝dm且角α由等式tgα＝1/N+1确定。
干涉条纹组的图像8(如图9所示位置)通过部分透射光的反射镜2投射到包含光电管6的矩阵周期系统5上。然后，用矩阵周期系统5中的光电管6的位置关系记录所述图像。所记录的2维电信号由光谱分析仪3进行傅立叶变换，其输出是代表实际光束光谱的频率域信号。这样，甚至达到了被测波长λ的更高分辨率；例如，在使用2维方矩阵周期系统5的情况下，装置的分辨率高达2N2。
本光谱测量法和干涉仪允许在宽光谱范围内增加2-5倍的甚至更高的波长测量精度。
Claims (10)
1.一种基于利用散射或吸收驻光波的电场能量的薄的部分透射膜对驻光波的干涉条纹组记录的光谱测量方法；其特征在于上述膜的厚度不应超过λ/2。该膜以θ角位于光源和反射镜之间，θ角由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d是干涉条纹的周期，所述干涉条纹在驻光波的影响下在薄的部分透射膜中形成；通过把上述驻光波的干涉条纹组的图像投射到包含光电管的周期系统上，使上述具有周期d的驻光波干涉条纹组的记录以空间频率信号形式实现；从上述光电管接收的电信号用上述周期系统中这些光电管位置关系进行记录并进行分析。
2.一种干涉仪，包括光学共轭光源、反射镜、光谱分析仪和散射或吸收驻光波的电场能量的薄部分透射膜，其特征在于：该干涉仪另外设有包含光电管的光学共轭的周期系统并且位于反射镜的后面，上述膜的厚度不应超过λ/2，并以θ角位于光源和反射镜之间，角θ由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d是干涉条纹的周期，所述干涉条纹在驻光波的影响下在薄的部分透射膜中形成；反射镜被实施为部分透射光束。
3.一种干涉仪，包括光学共轭光源、反射镜、光谱分析仪和散射或吸收驻光波的电场能量的薄部分透射膜，其特征在于：该干涉仪另外设有包含光电管的周期系统、和位于上述膜和光源之间的分光器；分光器与包含光电管的周期系统光学共轭；上述膜的厚度不应超过λ/2，并以θ角位于光源和反射镜之间，角θ由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d是干涉条纹的周期，所述干涉条纹在驻光波的影响下在薄的部分透射膜中形成。
4.一种基于利用散射或吸收驻光波的电场能量的第一薄的部分透射膜对驻光波的干涉条纹组记录的光谱测量方法；上述膜的厚度不应超过λ/2，并以θ1角位于光源和反射镜之间，角θ1由等式sinθ1＝λ/2d1确定，其中θ1是薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d是干涉条纹的周期，所述干涉条纹在驻光波的影响下在薄的部分透射膜中形成；通过将上述干涉条纹组的图像投射到包含光电管的周期系统上，以空间频率信号形式实现上述具有周期d1的干涉条纹的记录；用上述周期系统中这些光电管位置，记录从上述光电管接收的电信号，并进行分析；第二薄的部分透射膜的厚度不应超过λ/2，并以θ2角位于第一部分透射薄膜和反射镜之间，θ2角由等式sinθ2＝λ/2d2确定，其中θ2是第二薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d2是干涉条纹的周期，所述干涉条纹在驻光波的影响下在第二薄的部分透射膜中形成；第一薄的部分透射膜面和反射镜面之间的夹角θ1被设置成与0-180°范围内的第二薄的部分透射膜面和反射镜面之间的夹角θ2有关，第二薄的部分透射膜面应绕轴旋转，该轴与相对于0.1-90°范围的角Ω的第一薄的部分透射膜面的光传播方向相匹配；以这种方式获得的两组干涉条纹的图像被投射在包含光电管的矩阵周期系统上。
5.一种干涉仪，包括：光学共轭光源；反射镜；光谱分析仪；散射或吸收驻光波的电场能量的第一薄部分透射膜，该膜位于光源和反射镜之间，并倾斜于上述反射镜面；包含光电管的周期系统，位于反射镜之后；所述反射镜被实施为部分透射光束；其特征在于，该干涉仪另外设有第二薄部分透射膜，该第二薄部分透射膜散射或吸收驻光波的电场能量，位于第一部分透射薄膜和反射镜之间并倾斜于上述反射镜面；第二薄的部分透射膜相对于第一薄的部分透射膜面绕干涉仪的光轴旋转；包含光电管的周期系统被实施为矩阵周期系统。
6.一种干涉仪，包括：光学共轭光源；反射镜；光谱分析仪；第一薄的部分透射膜，散射或吸收驻光波的电场能量，位于光源和反射镜之间，并倾斜于上述反射镜面；一个包含光电管的周期系统，位于反射镜后；其特征在于，该干涉仪另外设有第二薄部分透射膜，该第二薄部分透射膜散射或吸收驻光波的电场能量，位于第一部分透射薄膜和反射镜之间并倾斜于上述反射镜面；位于第一薄的部分透射膜和光源之间的分光器；第二薄的部分透射膜面相对于第一薄的部分透射膜面绕干涉仪的光轴旋转；包含光电管的周期系统与分光器光学共轭，并被实施为矩阵周期系统。
7.基于利用散射或吸收驻光波的电场能量的薄的部分透射膜对驻光波的干涉条纹组记录的光谱测量方法；其特征在于：上述膜的厚度不应超过λ/2。该膜以θ角位于光源和反射镜之间，θ角由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d是干涉条纹的周期，所述干涉条纹在驻光波的影响下在薄的部分透射膜中形成；通过把上述干涉条纹组的图像投射到包含光电管的矩阵周期系统上，使上述具有周期d的驻光波干涉条纹组的记录以空间频率信号形式实现；用上述周期系统中这些光电管位置关系记录从上述光电管接收的电信号，并进行分析；包含光电管的矩阵周期系统能够绕与光传播方向匹配的轴旋转。
8.一种基于利用散射或吸收驻光波的电场能量的薄的部分透射膜对驻光波的干涉条纹组记录的光谱测量方法；其特征在于上述膜的厚度不应超过λ/2。该膜以θ角位于光源和反射镜之间，θ角由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d是干涉条纹的周期，所述干涉条纹在驻光波的影响下在薄的部分透射膜中形成；通过把上述干涉条纹组的图像投射到矩阵周期系统上，使上述具有周期d的驻光波干涉条纹组的记录以空间频率信号形式实现；所述矩阵周期系统包含以具有水平周期d1和垂直周期dm的平行阵列设置的多个光电管；矩阵周期系统被实施为能够绕轴旋转，所述轴与光电管的水平阵列和投射到矩阵周期系统的干涉条纹之间的α角的光传播方向相匹配，所述角α由等式sinα＝d/d1确定，光电管阵列的垂直周期由dm＝(N+1)d/cos α确定，其中N是位于上述周期矩阵系统一个阵列中的光电管的数量；用上述周期系统中这些光电管位置关系记录从上述光电管接收的电信号，并进行分析。
9.一种干涉仪，包括光学共轭光源、反射镜、光谱分析仪、散射或吸收驻光波的电场能量的薄的部分透射膜，其特征在于：该干涉仪另外设有包含光电管的光学共轭周期系统，该周期系统位于反射镜的后面并且能够绕干涉仪的轴旋转；上述膜的厚度不应超过λ/2，并以θ角位于光源和反射镜之间，角θ由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d是干涉条纹的周期，所述干涉条纹在驻光波的影响下在薄的部分透射膜中形成；反射镜被实施为部分透射光束。
10.一种干涉仪，包括光学共轭光源、反射镜、光谱分析仪、散射或吸收驻光波的电场能量的薄的部分透射膜，其特征在于：该干涉仪另外设有包含光电管的光学共轭周期系统，和位于上述膜和光源之间的，与包含光电管的矩阵周期系统光学共轭的分光器；上述矩阵周期系统被实施为能够绕干涉仪的轴旋转，并且上述膜的厚度不应超过λ/2，上述膜以θ角位于光源和反射镜之间，角θ由等式sinθ＝λ/2d确定，其中θ是薄的部分透射膜和光波前之间的夹角，λ是波长，d是干涉条纹的周期，所述干涉条纹在驻光波的影响下在薄的部分透射膜中形成。
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