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{exrwnIZj 傅里葉變換光譜儀（FTS）是利用干涉儀與一個(gè)平移反射鏡來(lái)產(chǎn)生干涉圖樣的光學(xué)儀器。干涉圖的傅里葉變換提供了光源的頻譜。由于FTS提高了測(cè)量速度、分辨率的提升和簡(jiǎn)潔的機(jī)械結(jié)構(gòu)性[1]，F(xiàn)TS方法通常優(yōu)于單色儀。在FRED中模擬FTS并不復(fù)雜。在本案例中，在FRED中將會(huì)使用一個(gè)嵌入式腳本來(lái)創(chuàng)建和運(yùn)行FTS模型。將會(huì)使用該模型分析三種不同的光譜。 8MZ$T3IM P} r)wAt 在FRED中建立光譜儀 G r)-5qh
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9P) 為了簡(jiǎn)化過(guò)程，使用一個(gè)理想的點(diǎn)光源、理想的透鏡和理想的分束表面（圖1）。詳細(xì)的擴(kuò)展光源、真實(shí)的鏡頭、分束器或線柵分束器可以納入其中使之用于更加實(shí)際的分析。 &s
VadOBQ G]*|H0j 圖1 簡(jiǎn)單的傅里葉變換光譜儀模型，由一個(gè)點(diǎn)光源、理想透鏡和具有可移動(dòng)反射鏡的邁克爾遜干涉儀組成。來(lái)自光源的準(zhǔn)直光束被送入到50/50的分束器上。反射光傳播到一個(gè)固定的反射鏡（綠色），透射光傳播到一個(gè)平移反射鏡（藍(lán)色）。來(lái)自兩個(gè)路徑的光經(jīng)過(guò)分束器后重新組合，收集到的能量在（黑色）探測(cè)器處測(cè)量。
;n*J$B FRED模型的第一步是創(chuàng)建一個(gè)相干的點(diǎn)光源對(duì)象。接著，創(chuàng)建一個(gè)光譜并分配給光源。光譜可以從文本文件導(dǎo)入、圖片的數(shù)字化取樣或者由特定的函數(shù)（高斯或黑體）計(jì)算得到。使用FRED“l(fā)ens Module”表面類型構(gòu)成的“自定義元件”對(duì)象，可以創(chuàng)建理想透鏡，透鏡位于距離點(diǎn)光源10mm處。“l(fā)ens Module”表面具有10mm的焦距和5mm的半孔徑。接下來(lái)，使用與準(zhǔn)直光束成45度角的平面表面創(chuàng)建理想分束表面。創(chuàng)建了自定義“50/50”分束涂層（圖2）并應(yīng)用到該表面。 h$fe -G#
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9 -!6;T 圖2 自定義50/50分束涂層規(guī)格。如果指定一個(gè)單一波長(zhǎng)，則涂層將同樣適用于光源的所有波長(zhǎng)。
lG"H4Aa> 系統(tǒng)中的兩個(gè)反射鏡是通過(guò)兩個(gè)FRED的“Mirror”對(duì)象，它們都具有“反射”涂層和“反射所有”光線追跡控件。每個(gè)反射鏡位于距離分束器20mm處，一個(gè)在+y方向上平移，另一個(gè)在+z方向上。最后，在垂直于分束器的組合光束方向上，添加一個(gè)吸收表面和對(duì)應(yīng)的分析面，模型就完成了。 VKrShI '3;v] L?G 運(yùn)行光譜儀重現(xiàn)光源光譜 V#^ yX%
12( wj6Q 在初始結(jié)構(gòu)中，干涉儀兩光束路徑具有相同的路徑長(zhǎng)度，即光程差（OPD）為零。為了收集光源的光譜信息，一個(gè)反射鏡必須移動(dòng)一些距離來(lái)改變OPD。在反射鏡的移動(dòng)的每一步中，落到探測(cè)器上的功率將會(huì)被收集。由此產(chǎn)生的探測(cè)器功率和OPD的圖像，稱為干涉圖，并將會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)快速傅里葉變換（FFT）來(lái)確定光源功率和光空間頻率。為了自動(dòng)運(yùn)行這一過(guò)程，可以創(chuàng)建一個(gè)嵌入式腳本（寫在FRED內(nèi)置BASIC中）來(lái)移動(dòng)反射鏡和收集探測(cè)器的值。 !B^K[2`)N o4Q3<T7nI 在下面的例子中，平移反射鏡用1024步移動(dòng)了總距離為0.04mm。由于FFT算法的緣故，步數(shù)必須為2的冪次。分辨率越高，產(chǎn)生的頻譜越準(zhǔn)確。低分辨率的反射鏡掃描會(huì)有干涉圖欠采樣的風(fēng)險(xiǎn)。欠采樣的干涉圖會(huì)導(dǎo)致FFT中的低頻混淆。光譜作為“均勻間隔、根據(jù)光譜加權(quán)”分配給光源，充分的采樣光譜同樣重要。在這個(gè)例子中，使用的波長(zhǎng)采樣的最大數(shù)目為256。欠采樣的光源光譜在重現(xiàn)的光譜中會(huì)產(chǎn)生余弦條紋。 r@$ w*% K=\&+at1 例1：?jiǎn)尾ㄩL(zhǎng)光源 ?<~ WO?
b^Cfhy^RTq 給定光源1.5μm的單一波長(zhǎng)。該波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)666.7（1/mm）的空間頻率。單波長(zhǎng)的干涉圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的余弦函數(shù)。（圖3） n1J]p#nCa. 2`Gv5}LfyR 圖3 由FTS獲得的單波長(zhǎng)光源光譜。左上：繪制的初始光源光譜vs.波長(zhǎng)（μm）。右上：探測(cè)器功率vs. OPD的干涉圖。左下：重現(xiàn)光源光譜vs.空間頻率（1/mm）。右下：重現(xiàn)光源光譜vs波長(zhǎng)（μm）。
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