고정파 통합 푸리에-변환 분광법

Stationary-wave integrated Fourier-transform spectrometry

고정파 통합형 푸리에-변환 분광법(SWRESS) 또는 스탠딩파 통합 푸리에-변환 분광법(standing-wave integrated Fourier-transform spectrometry)은 광 스펙트럼에 걸친 빛의 분포를 측정하는 데 사용되는 분석 기법이다.SWRESS 기술은 근거리 Lipmann 아키텍처를 기반으로 한다.도파관에 광신호가 주입되고 거울(진정한 리프먼 구성)에 의해 종료된다.입력 신호는 반사 신호와 간섭하여 서 있거나 정지된 파동을 만든다.

반대 제안형 아키텍처에서는 두 개의 광신호가 도파관의 반대쪽 끝에 주입된다.그런 다음 도파관 내에서 전파되는 반사파는 광학 탐침에 의해 샘플링된다.이것은 인터페로그램이 된다.푸리에 변환과 유사한 리프만 변환으로 알려진 수학적 함수는 나중에 빛의 스펙트럼을 주기 위해 사용된다.

역사

1891년 파리의 아카데미에 데스 사이언스에서 가브리엘 리프만은 새로운 사진판으로 얻은 태양의 스펙트럼의 컬러 사진을 선보였다.[1]이후 1894년 자신의 플레이트가 어떻게 사진의 곡물 없는 젤라틴 깊이로 색 정보를 기록할 수 있었는지, 처리 후 같은 플레이트가 어떻게 빛 반사를 통해서만 원래의 색상을 복원할 수 있는지에 대한 기사를 게재했다.[2]따라서 그는 진정한 간섭 컬러 사진의 발명가였다.그는 이 돌파구로 1908년 노벨 물리학상을 받았다.불행히도 이 원칙은 너무 복잡해서 사용할 수 없었다.그 방법은 발견된 지 몇 년 후에 폐기되었다.

당시 무시되었던 리프만 개념의 한 측면은 분광 어플리케이션과 관련이 있다.1933년 초, Herbert E. Ives는 분광 측정을 위해 정지 파동을 탐사하기 위해 광전 장치를 사용할 것을 제안했다.[3]1995년, P. Connes는[4] 3차원 리프만 기반의 분광분석에 새로운 검출기 기술을 사용할 것을 제안했다.이후 2005년 Knipp 등으로부터 마이크로옵토기계계(MOEMS)에 기초한 초소형 분광계(MoEMS)의 최초 실현을 보고받았으나,[5] 스펙트럼 분해능이 매우 제한적이었다.2004년에 두 명의 프랑스 연구원인 조셉 푸리에 대학의 에티엔 르 코어러와 INP 그르노블의 피에르 베네치는 단일 모드 도파관 내에서 입자 파동의 발생 가능한 부분에 센싱 요소를 결합했다.2007년, 그 두 연구원은 도파관 내의 인터페로그램을 조사하는 근거리 방법을 보고했다.[6]SWRESS 선형 구성을 기반으로 2011년에 첫 번째 SWRESS 기반 분광기가 등장했다.

기술원리

이 기술은 분석할 빛에 의해 생성된 다색광의 경우 광학 입자파, 즉 입자파의 합을 프로빙하여 작동한다.SWRESS 선형 구성(진정한 리프먼 구성)에서 고정 파형은 고정 미러에 의해 종료되는 단일 모드 도파관에 의해 생성된다.고정 파동은 나노 점들을 이용하여 도파관 한쪽에 정기적으로 샘플링된다.이 점들은 반사광장에 위치해 있다.이들 나노od는 반사장이 위치한 매질과의 광학지수 차이가 특징이다.그리고 나서 빛은 도파관에 수직인 축 주위에 흩어진다.각 점에 대해, 이 산란된 빛은 이 축에 정렬된 픽셀에 의해 감지된다.따라서 검출된 강도는 점의 정확한 위치에서 도파관 내부의 강도에 비례한다.이로 인해 인터페로그램의 선형 영상이 생성된다.이동 부품은 사용되지 않는다.그런 다음 푸리에 변환과 유사한 리프만 변환으로 알려진 수학적 함수를 이 선형 이미지에 적용하여 빛의 스펙트럼을 부여한다.

인터페로그램이 잘려 있다.미러에서 가장 먼 점까지의 광학 경로 차이 0에 해당하는 주파수만 샘플링된다.높은 주파수는 거부된다.이 인터페로그램의 잘림은 스펙트럼 분해능을 결정한다.그 인터페로그램은 밑줄 친다.이 과소 샘플링의 결과는 수학적 기능이 적용되는 파장 대역폭의 한계다.

SWRESS 기술은 Fellgett의 장점을 보여주는데, 이는 간섭계가 검출기의 동일한 원소와 동시에 파장을 측정하는 반면 분산형 분광계는 파장을 연속적으로 측정한다는 데서 비롯된다.Felgett의 장점은 측정 노이즈가 검출기 노이즈에 의해 지배되는 스펙트럼을 수집할 때 푸리에 변환 스펙트럼 분석기와 같은 멀티플렉스 분광기가 정사각형과 거의 동일한 등가 스캐닝 단색체와 관련하여 신호 대 잡음 비에서 상대적인 개선을 발생시킨다는 것이다.스펙트럼을 구성하는 샘플 포인트 수의 루트.Connes의 장점은 헬륨-네온 레이저에서 파생된 간섭계의 와벤넘버 스케일이 분산 기기의 교정보다 더 정확하고 더 나은 장기 안정성을 자랑한다는 것이다.

참조

  1. ^ G. 리프만: 파리, 112 (1891년), 274년
  2. ^ G. 리프만: 컴프테 렌두스 데 라카데미 데스 사이언스 (Compte Rendus de l'Academie des Science, Paris (1894년), 92년
  3. ^ 허버트 E. Ives, 스탠딩 광파, Wiener에 의한 실험의 반복, 광전자 프로브 표면을 이용한 JOSA, 1933, 23, 페이지 73–83 doi:10.1364/JOSA.23.0073
  4. ^ P. Connes, E. Le Coarer, 3-D 분광학: 역사적이고 논리적인 관점. IAU 콜로키움, 제149권, 페이지 38–49, 마르세유, 화성 22–25
  5. ^ D. Knipp, Spectrometers 축소, Nature Photonics, 2007, 페이지 1, 8, 444 및 445
  6. ^ E. Le Coerer, S. Blaize, P. Benech, I. Stefanon, A.모랜드, G. 레론델, G. 르블론드, P. 컨, J.M.페델리, P.Royer, 파장 스케일 고정파 통합형 Fourier-transformation spectrometry, Nature Photonics(2007), 1, 8, 473–478