彈光調制傅里葉變換光譜儀穩(wěn)定性研究.pdf

1、彈光調制傅里葉變換光譜儀作為一種高速、高靈敏度、寬光譜范圍的光譜測量技術,在深空探測、環(huán)境保護、生物醫(yī)學、國防建設等瞬態(tài)光譜探測領域具有潛在的應用價值和發(fā)展前景。彈光調制器作為彈光調制傅里葉變換光譜儀的核心干涉部件,在工作過程中普遍存在因熱耗散導致的調制效率降低和光程差不穩(wěn)定現象,制約著彈光調制傅里葉變換光譜儀的波長精密度和測量穩(wěn)定性。因此,如何降低熱耗散對彈光調制器光程差穩(wěn)定性的影響,使彈光調制傅里葉變換光譜儀在長時間工作過程中保持高

2、的測量穩(wěn)定性,成為彈光調制傅里葉變換光譜儀需要解決的重要科學問題。
　　論文基于彈光調制傅里葉變換光譜技術的基本原理及多物理場耦合特性,對彈光調制傅里葉變換光譜儀的穩(wěn)定性進行研究,開發(fā)出了高穩(wěn)定性彈光調制干涉儀及控制系統。
　　首先,論文研究了熱耗散對彈光調制器穩(wěn)定性的影響機理?；趶椆庹{制器振動模態(tài)和損耗類型,分析了匹配特性對彈光調制器振動性能的影響;結合彈光調制器的溫漂模型及頻率漂移模型,分析了熱耗散對壓電驅動器和彈光晶

3、體品質因數及匹配特性的影響,得到了熱耗散對彈光調制器的調制效率和光程差穩(wěn)定性的影響特性,并進行實驗驗證。為彈光調制傅里葉變換光譜儀穩(wěn)定性研究,奠定了理論基礎和實驗依據。
　　其次,為降低彈光調制器工作過程中的升溫幅度,提出了一種反諧振匹配型彈光調制器設計方案?；诟邏候寗酉聣弘婓w的電致伸縮效應,對比了諧振匹配方案與反諧振匹配方案的品質因數和調制效率,分析了反諧振匹配方案對升溫幅度的降低作用,并結合研制的高壓驅動電路對方案的可行性進

4、行了驗證。
　　第三,為消除熱耗散對彈光調制傅里葉變換光譜儀穩(wěn)定性的影響,在反諧振匹配的基礎上,研制出帶寬匹配型彈光調制器及雙閉環(huán)自適應控制系統。以彈光調制器匹配特性和調制效率為基礎,分析了初始頻率偏移量與驅動頻率間的函數關系,建立了包含驅動頻率、升溫幅度和光程差因子的穩(wěn)定控制數學模型,結合Lyapunov穩(wěn)定控制理論完成控制系統硬件及程序設計。
　　最后,將多次反射方式與帶寬匹配型彈光調制器相結合,搭建了彈光調制傅里葉變換