2.5　空间调制微型傅里叶变换光谱仪

在中红外光谱仪器中，傅里叶型仪器是主流产品，其具有分辨率高、信噪比高、测量速度快、光谱范围宽等优点，可以对气体、液体或固体样品光谱进行十分有效的分析和测量。但传统的用于实验室分析的傅里叶变换光谱仪体积、重量过大，而且对工作环境要求苛刻，较难进行实时在线测试和监控。自21世纪开始，国内外很多科研院所和仪器公司开始研发小型和微型傅里叶变换光谱仪，并有多款商品化仪器投入市场，获得了较好的应用效果。近些年，随着一些如医疗检测、空间探测、资源勘探、环境监控、气象监测等高新科学技术领域的出现和发展，由于其特殊的应用环境和使用需求，微型化、轻量化和稳定性强的傅里叶变换技术得到了广泛关注，并取得了较大进展。

先前微型的傅里叶变换仪器大多采用时间调制方式，系统需要一套高精度的动镜驱动系统，因含有运动部件，使得系统加工和装调都比较困难。近些年，空间调制微型傅里叶变换光谱仪结构中无运动部件，系统稳定性好，结构紧凑，因而得到研究者们的极大关注。为满足不同实际测量的要求，科学家们已经研究了多种结构和原理的空间调制微型傅里叶变换光谱仪，并已取得了较大的进展［55］。

驻波整合傅里叶变换光谱仪（Stationary-Wave Integrated Fourier-Transform Spectrometry，SWIFTS）是一种新型的空间调制型仪器。其原理是在单模波导中相向传播的光束形成干涉驻波，经由傅里叶变换提取光谱信息。驻波的探测是采用波导外的散射纳米探测器阵列来探测渐逝的边沿场，每个探测器获取极少光束，沿波导管长度方向就可提取干涉信号。2019年，瑞士苏黎世联邦理工学院的D.Pohl等利用铌酸锂薄膜材料对SWIFTS系统进行了改进，可在10mm2的芯片上获取宽范围的光谱，这一成果发表在2019年的Nature Photonics上，这类光谱仪有望用于医疗检测、资源勘探、环境监控、气象监测等领域，此外还可用于天体光子学（Astrophotonics）等领域［56］。例如，有报道称，因这类仪器轻巧、稳定性好，未来火星探测器将考虑搭载SWIFTS微型光谱仪。

我国在空间调制微型傅里叶变换光谱仪研制方面也做了不少的工作。例如，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所王洪亮等提出一种基于微光学元件的空间调制微型傅里叶变换红外光谱仪，通过引入红外微结构衍射光学元件、多级微反射镜和微透镜阵列，实现仪器的微型化［57］。