FTMIR-L1-120-4TE，应用于2-12μm空间光测量的ARCoptix傅里叶变换红外光谱仪

ARCoptix FT-IR Rocket是瑞士Arcoptix公司推出的傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）系列，兼具优异性能与测量分辨率，不仅可用于红外光谱分析，还能测量光源空间光强度，评估激光器、LED、热光源等性能；配合校准光源还可进行辐射度测量。本文介绍其在空间光测量中的应用方法与局限。

实测原理

ARCoptix FT-IR Rocket使用干涉仪，通过扫描干涉仪中的一个反射镜来记录干涉图样。通常，激光源可以通过光纤或自由空间输入端口将激光直接引入光谱仪来测量。不过，无论待检测的激光源是连续波还是脉冲形式，都有两个重要的限制因素需要考虑：最大输入功率和最低重复频率。

对于最大输入功率，连续波1μs内的平均或最大功率不得超过25mW，持续时间短于1μs的脉冲光峰值功率不得超过100W。当脉冲持续时间短于1μs时，重复照射所产生的脉冲周期内的平均功率应该小于根据公式计算得出的连续波辐射的最大功率：（脉冲周期内的平均功率）=脉冲峰值功率×脉冲持续时间×重复频率。若输入功率超过限制，可能会导致检测设备的损坏。

对于最低重复频率，通常，干涉仪的调制频率在几千赫兹的范围内，此外，光谱仪在处理数据时也应用了数字滤波器以过滤频率在0.1-10kHz之外的信号。因此，只要脉冲光源的频率高于干涉仪的调制频率（通常为10kHz），那么该光源的发射频谱也能使用ARCoptix FT-IR Rocket光谱仪测量。

为演示空间光测量的应用与局限，下面是三个测量实例。

1）1550nm发光二极管

首先测量一个功率为2.5mW的LED灯，其发光波长约为1.55μm。该LED灯通过配备有0.9-2.6μm InGaAs光敏探测器的ARCspecroFT-NIR光谱仪进行了测量。同时，该LED灯的输出信号通过函数发生器在不同的频率下进行调制。下图展示了10次对以15kHz频率调制的LED进行测量的结果。由于15kHz高于干涉仪的调制频率以及内部数字滤波器的频率范围（10kHz），因此，LED的频谱测量结果正确。

15kHz调制频率的LED测量结果

下图展示了LED的10次测量光谱数据，但这次数据已经进行8kHz的调制处理。由于8kHz位于干涉仪调制频率范围内，同时也低于内部数字滤波器的截止频率，因此，在波长小于LED中心波长的情况下，混叠现象变得非常明显。

8kHz调制频率的LED测量结果

2）80MHz宽带超连续源

这个超连续光源发出光的脉冲宽度约为500ps，频率达到80MHz。其光谱范围覆盖450至2400nm，平均功率约为5W。该光谱通过ARCoptix FT-IR Rocket光谱仪测量，在测量之前，为防止损伤设备，我们使用了衰减透镜来降低超连续光源产生的1mm准直光束的强度。激光的功率可以调节，范围从20%到100%不等。测量结果如下图所示。

80MHz脉冲超连续源线性刻度（左）和对数刻度（右）

3）24KHz宽带信号源

       待测信号源脉冲功率为100mW，脉冲持续时间约为1ns，重复频率达到24kHz，光谱覆盖范围为500-2500nm。

在测试过程中，该信号源的准直输出通过透镜进行了一定的衰减处理，之后才被接入FTIR光谱仪测量系统中。测试结果如下图所示。

24kHz脉冲宽带信号源线性刻度（左）和对数刻度（右）

产品概述

ARCoptix FT-IR Rocket是Arcoptix推出的傅里叶变换红外光谱仪，该系列傅里叶红外光谱仪广泛应用于红外光谱测量等工业领域，但如果满足条件，它们也可以用于对光源进行空间光测量。

使用ARCoptix FTMIR-L1-120-4TE-HR进行激光特性分析

FTMIR-L1-120-4TE参数：

为了能够在自由空间和光纤传输之间高效切换，Arcoptix提供了两种类型的光纤耦合器，这些耦合器符合我们 FTIR光谱仪的光学要求。对于近红外光源，通常建议使用透镜式耦合器；而对于超过6µm的中红外辐射，则需要使用反射式耦合器。

FTMIR-L1-120-4TE及可拆卸光纤耦合器

总结

本文基于瑞士Arcoptix官方实测数据，展示了ARCoptix FT-IR Rocket傅里叶变换红外光谱仪在脉冲光源空间光测量方面的实际表现，相关结论如下：

当脉冲光源满足测量所需条件，即不超过最大输入功率且不低于最低重复频率时，光谱仪测得的空间光谱结果相当可靠；但当重复频率低于最低重复频率时，测得的空间光谱会出现虚假混叠信号。

因此，若满足光谱仪测量条件，ARCoptix FT-IR Rocket是空间光测量的极具性价比的选择。如需了解傅里叶红外光谱仪更多产品细节，欢迎联系我们的技术团队。