一种高精度中红外光谱探测方法

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1.本发明涉及红外光谱探测领域，尤其涉及一种高精度中红外光谱探测方法。

背景技术：

2.中红外光谱是一种成熟的分析工具，常用于表征气体和液体以及固态化合物和混合物。中红外区域被称为“分子指纹”区域，涵盖了众多分子的基本振转能级，绝大多数有机化合物和无机离子的基频吸收带出现在中红外光区，由于基频振动是红外光谱中吸收最强的振动，所以该区被广泛用于物质痕量分析。此外，中红外光谱具有很强的检测特异性，能够准确识别分析物，通过分析不同波长穿过分析物的光学衰减，可以定性和定量地确定分析物的组成。因此，中红外光谱被广泛应用于痕量气体分析、化学生物传感、环境监测、工业过程控制、医疗诊断、国防安全和天文观测等重要领域中。
3.中红外光谱技术一般是基于散分光检测或使用傅里叶变换红外(ftir)检测。前者使用光栅或棱镜等散元件对入射光谱进行空间分离，然后使用线阵探测器对中红外光谱进行检测。所形成的散光谱仪发展较为成熟，商用化程度高，近年来在采集速度得到了较大提升，但长期受光栅制备工艺技术限制，导致光栅刻线密度与光栅有效尺寸难以提升，光谱仪分辨率通常在0.1nm左右，很难做到高精度的光谱测量。相对而言，ftir提供了一种高精度的光谱测量方式，其通过测量自相关干涉图，经过快速傅里叶变换后得到吸光度或透光率随频率或波长变化的红外光谱图。然而，ftir受限于机械扫描方式，采集时间通常较长，尽管可以达到很高精度，但不适合于快速采集，难以实现实时的高精度光谱测量。因此，现有中红外光谱测量技术仍然面临着高分辨率与快速成谱之间的相互制约，亟待发展新型的光谱技术，以满足瞬态分子光谱、高速光谱成像等创新应用对于高速率与高分辨的光谱测量需求。
4.在中红外光的探测方面，现有中红外光谱技术也存在很大的提升空间。相比于近红外和可见光波段，中外探测器的灵敏度通常低3-4个数量级。中红外探测器一般采用窄带隙半导体材料，如锑化铟(insb)或碲镉汞(hgcdte)，由于带隙很窄，容易受到热噪声和暗电流的影响，导致其本底噪声很大，灵敏度受限，通常需要借助液氮或斯特林制冷，大幅增加了探测器的复杂性与制造成本。此外，快速光谱测量所需的中红外阵列探测器，一般采用线阵或者面阵形式，面临着像素点有限、噪声较大、帧频较低等亟待解决的瓶颈。可见，发展新型中红外探测方式对于进一步增强分辨率、提升成谱速率、提高灵敏度具有重要意义。
5.近年来，非线性频率上转换技术提供了一种极具前景的中红外光谱探测技术，其通过非线性和频过程将中红外上转换到近红外或者可见光区域，然后利用高性能的硅基探测器进行探测，可以充分利用硅基探测器灵敏度高、帧频快、像素点多等的优点，规避了现存中红外探测器的诸多不足。但是，上转换红外光谱技术受到相位匹配的限制，转换带宽很窄，一般在10-100nm左右，难以满足宽带中红外光谱探测的需求。此外，现有上转换光谱探测通常是使用光栅作为散手段，光谱分辨率仅为1-10cm-1
量级，难以满足中红外高精度光谱分辨的需求。综上所述，中红外非线性上转换光谱技术仍面临着转换带宽窄、分辨精度不
高的难题，实现宽波段、高分辨、高灵敏、高速率的中红外光谱探测仍然是中红外精密光谱领域的一大挑战。

技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有技术的缺陷而提供的一种高精度中红外光谱探测方法，本发明使用单频窄线宽的连续光泵浦，实现高保真的频率转换，从而保持中红外的光谱信息；结合光学外腔增强技术，获得连续泵浦光功率的显著提升，提高非线性量子转换效率，提高探测信噪比；采用基于啁啾极化结构的非线性晶体，实现宽带频率上转换，使宽带中红外信号被有效上转换到可见光波段；使用硅基探测器对上转换信号进行探测，从而实现高帧频、高效率、低噪声的中红外光谱探测；采用虚拟成像相控阵(vipa)和光栅结合的光谱散技术，将上转换光场光谱精准映射至二维空间，充分利用相机探测阵列，最终实现超高精度的中红外光谱探测。
7.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种高精度中红外光谱探测方法，用于实现中红外宽波段的快速、高灵敏、高分辨和高精度的中红外光谱探测，该方法包括如下步骤：
9.步骤1；宽带中红外光源照射待测样品以获得样品的红外吸收光谱信息，单频窄线宽连续泵浦光在光学腔内多次往返叠加，腔增强有效提高泵浦光平均功率；宽带中红外光与腔增强后的泵浦光在基于啁啾极化结构的非线性晶体中发生非线性和频，使得中红外信号上转换到可见光波段；
10.步骤2：上转换到的可见光波段信号光谱被虚拟成像相控阵即vipa在垂直方向上分散，再经过衍射光栅在水平方向展开，得到可见光二维空间强度分布光场；
11.步骤3：所得到的可见光二维空间强度分布光场被性能优越的硅基相机捕获，通过读取每个像素强度以获得一维光谱，放样品的光谱强度与不放样品的光谱强度相除来最终得到中红外光通过样品后的透射率曲线，实现宽波段、高分辨、高灵敏的中红外高速光谱探测。
12.所述步骤1中采用频率上转换，能够使得中红外光上转换至可见光波段，避免了现存中红外探测器的暗噪声大、需低温制冷等缺陷。
13.所述步骤1中采用啁啾极化晶体作为非线性介质，获得宽带中红外光的高效转换，同时可以降低对光束入射角度、晶体工作温度等参数的敏感度，从而提高系统鲁棒性。
14.所述步骤1中使用单频窄线宽连续光作为泵浦光，由于其线宽很窄，在频率转换的过程中能够保持输入的中红外信号光和上转换可见光的频率对应关系，避免了泵浦带宽对中红外光谱分辨率的影响。
15.所述步骤1中使用腔增强，对于单频窄线宽连续光的功率有数量级的提升，在腔内也可形成高质量的高斯光束，有利于提高非线性频率上转换的转换效率。
16.所述步骤2中使用的虚拟成像相控阵(vipa)和光栅结合的光谱分辨手段，vipa与普通衍射光栅相比，它具有若干潜在优势，包括角散大、偏振灵敏度低、结构简单、成本低和紧凑性，其与光栅结合可以实现更高精度的光谱探测。
17.所述的宽带中红外光源，产生方式包括：光参量振荡器、中红外差频、超连续谱产生及热光源。
18.所述的待测样品包括气体、液体、医学切片及生物样品。
19.本发明的有益效果：
20.(1)本发明采用非线性频率上转换技术，克服了现存中红外探测阵列灵敏度低、需低温制冷、像元个数受限等难题，利用性能优越的多像素硅基相机，探测灵敏度可达单光子水平、成像帧频可达到百万帧每秒，为实现高速率、高灵敏的中红外光谱探测提供了有效途径。
21.(2)本发明采用啁啾极化结构的非线性晶体，使得红外信号均能够匹配至不同的反转周期，能够显著拓展相位匹配带宽，同时提升了对入射光角度、晶体工作温度的容忍度；结合光学外腔增强的单频激光泵浦技术，不仅能够实现高保真的光谱信息波长转换，而且还能提升光谱探测效率。
22.(3)本发明采用虚拟成像相控阵(vipa)和光栅结合的二维散技术，vipa角散量是光栅的30到40倍，提供了极高的光谱分辨率，同时利用光栅沿正交方向的散作用，解决了vipa光谱级次重叠的问题，能够实现光谱的二维映射，将vipa的高散性与衍射光栅的宽光谱检测范围特性结合，从而实现超高精度的中红外光谱探测。
附图说明
23.图1为本发明流程图；
24.图2为硅基相机平面上可见光光场的二维空间强度分布图；
25.图3为实施本发明所述方法的实施例示意图。
具体实施方式
26.以下结合附图，通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业人员的理解：
27.附图1是本发明流程图，本发明基于啁啾准相位匹配的宽带非线性光参量转换技术，通过啁啾极化结构的非线性晶体实现宽波段频率上转换，将宽带的中红外光上转换到可见光波段；使用单频窄线宽连续光作为泵浦源，能够实现中红外信号和上转换光之间频率一一对应的关系，从而获得高保真的中红外光谱信息映射；结合光学外腔增强技术，可以显著提升连续泵浦光的平均功率，进而提高非线性转换效率；最终由vipa和光栅构成的二维散模块，将上转换光谱分别在竖直和水平方向上精准分散开来，所得到的二维空间强度分布被性能优越的硅基相机捕获，最终实现宽波段、高分辨、高灵敏的中红外高速光谱探测。
28.在频率上转换过程中，根据能量守恒，信号光频率ωs、泵浦光频率ω
p
、上转换光频率ωu满足关系：
29.ω
p
+ωs＝ωu30.由于使用单频窄线宽连续光作为泵浦光，其线宽很窄，从而满足关系：
31.δωs＝δωu32.在频率转换的过程中能够保持输入的中红外信号光和上转换可见光的频率之间的一一对应关系，避免了泵浦光带宽对中红外光谱分辨率的影响，从而获得高保真的中红外光谱信息映射。
33.所述基于啁啾极化结构的非线性晶体实现宽带频率上转换技术中，为了减轻不均匀的光谱响应和与角度相关的相位匹配，与使用周期极化非线性晶体相比，非线性晶体中的啁啾极化结构会导致更广泛和更均匀的光谱响应，保持了光谱转换的平坦性，啁啾极化结构的非线性晶体还消除了对倾斜中红外光束的需求，并简化了上转换后的光谱仪设计，因为所有上转换光都是共线的。在啁啾极化结构的非线性晶体中，极化周期通过晶体的长度线性减小，使得不同的中红外波长在不同的位置实现相位匹配。
34.本发明使用vipa和光栅结合的技术，形成了一个高精度的光谱分辨探测仪，光进入vipa标准具内来回反射，透射光看起来像是来自相控阵光源，光源阵列的干涉引起从vipa标准具传输的光的大角度散。衍射光栅放置在标准具之后，将透射光束分散成2d图案，每个空间元素对应于唯一的频率。然后，2d空间图案被成像到ccd照相机上，以记录频率分辨图像的强度分布。沿着vipa标准具的倾斜方向分散的光提供了高光谱分辨率，通过光栅沿着正交方向分散的光则用于解析通过vipa传输的不同模式阶数。
[0035][0036]
这个方程描述了硅基相机平面上可见光光场的二维空间强度分布。由于光栅散和vipa散是正交的，因此上式是光栅强度分布(x方向)和vipa强度分布(y方向)的简单乘积。x和y表示光场二维空间强度分布的横纵坐标，ω是入射光的频率，i
in
是入射光的强度，fc和f是柱面透镜和成像透镜的焦距，τ是入射光束半径，τ0是入射光在硅基相机平面上的衍射极限光斑尺寸，r1和r2分别为入射面的高反膜反射率、出射面的部分反射膜反射率，k＝2π/λ是光束的波数，ω0是照射到硅基相机中心的频率；
[0037][0038]
其中，λ是入射光的波长，c是真空中的光速，d是光栅的线间距，θ
dg
是光入射到光栅上的衍射角，决定vipa散的大部分物理现象都包含在δ这个参数中：
[0039][0040]
这里，t是vipa的厚度，nr是折射率，θ
iv
是聚焦光束在vipa上的入射角，θ
ν
是光束在vipa内的传播角。
[0041]
由vipa和光栅组合而成的高精度光谱仪一般采用特征波长标定方法来实现光谱标定。例如，使用带宽约为1khz的800nm连续光作为特征光谱分量，与上转换后的信号光混合，经vipa和光栅分光后被硅基ccd所捕获，如图2所示，图中圈出的两个亮度高的光点所代表的波长都为800nm，竖直间距代表一个fsr，通过提取光点峰值像素点确定图像上频率的准确位置，系统光谱分辨率可以通过连续光所对应的像素点和强度曲线的半高全宽来测量，硅基相机平面上的每一个亮点对应于5个像素点，其余光谱分量数值可通过计算与特征分量的差值，获得二维面阵ccd上位置与波长一一对应关系。本发明中vipa的厚度为3mm，折射率n＝1.5，则根据fsr＝c/2nt，自由光谱范围为33.3ghz，光栅常数d＝1/1200mm，系统的光谱分辨率可表示为：
[0042][0043]
r1、r2分别为入射面的高反膜反射率、出射面的部分反射膜反射率，r1＝98.5％，r2＝96％，则该系统分辨率可达0.6ghz(0.02cm-1
)。
[0044]
本发明使用性能优越的多像素硅基相机对分光后的上转换光谱进行探测，选取的相机像素尺寸要尽量小于相机上聚焦光束的衍射极限光斑尺寸，减小像素尺寸对系统分辨率的影响，充分地展现出系统的高精度。通过选取硅基emccd相机，使系统探测光谱的灵敏度能够实现单光子响应，若选择硅基cmos相机，则成像帧频可达到百万帧每秒，从而有助于实现单光子灵敏度、mhz帧频的中红外光谱探测。
[0045]
实施例
[0046]
附图3是实施高精度中红外光谱探测方法的实施例示意图，系统包括宽带中红外光源1、平凸透镜2、待测样品3、平凸透镜4、二向镜5、泵浦光源6、凹面镜7、啁啾极化的铌酸锂晶体8、凹面镜9、压电陶瓷促动器10、反馈控制系统11、二向镜12、锁定检测器13、平凸透镜14、滤波片15、柱面透镜16、vipa17、光栅18、平凸透镜19、硅基相机20、图像处理计算机21。
[0047]
所述的宽带中红外光源1，其可以是主动光源，由超连续谱产生，如：波导、软玻璃光纤等，也可以是热光源等被动光源，常见的波长范围是2.5-5μm。
[0048]
所述的平凸透镜2为氟化钙透镜，其目的是准直由氮化硅波导产生的中红外信号光，对中红外光源具有比较高的透过率，该平凸透镜的焦距为100mm，透镜直径为50.8mm。
[0049]
所述的待测样品3，即被探测目标，包括不限于：气体、液体、生物组织细胞等。探测目标对不同波长的光吸收度不同，实验系统通过测量无样品、有样品时的成像结果，即可得到被探测目标每个像素对各个波长的吸收率。
[0050]
所述的平凸透镜4为氟化钙透镜，目的在于将经过待测目标的中红外宽谱光源聚焦到非线性频率上转换介质中，以实现高效的频率转换。该平凸透镜的焦距为50mm，透镜直径为50.8mm。
[0051]
所述的二向镜5，目的在于将经过待测目标的红外宽谱光源与泵浦光源空间合束，便于后续宽带频率上转换信号产生。该二向镜为2.4μm长波通二向镜，用于空间合束的同时，对信号光中2.4μm以下的成分进行滤除，以防止该段波长成分与上转换后的信号成分混淆。
[0052]
所述的泵浦光源6为高功率1μm连续激光，其输出功率可达10w，作为宽带频率上转换部分的泵浦光，实现对宽谱红外光源的有效转换。
[0053]
所述的凹面镜7为氟化钙透镜，目的在于使1μm泵浦光源在腔内振荡增强，从而提高宽带频率上转换效率。其对2.5-5μm及0.7-0.9μm具有高透过率，对1μm的反射率为97％。
[0054]
所述的啁啾极化的铌酸锂晶体8作为非线性频率上转换介质，以完成对宽谱红外光源的有效转换。其极化周期涵盖16-24μm，啁啾极化步进长度为0.01mm。晶体尺寸为5mm(长)
×
3mm(宽)
×
1mm(厚)。在1μm高功率激光泵浦下，该实施例中所用啁啾晶体极化周期可实现2.5-5μm红外信号转换。
[0055]
所述的凹面镜9为氟化钙透镜，目的在于使1μm泵浦光源在腔内振荡增强，从而提高宽带频率上转换效率。其对2.5-5μm及0.7-0.9μm具有高透过率，对1μm的反射率为97％。
[0056]
所述的压电陶瓷促动器10能根据反馈系统提供的电信号进行机械位移，以补偿腔长，实现谐振腔的长时间稳定运行，其具有体积小、位移分辨率高、响应速度快、低电压驱动、输出力大等特点。
[0057]
所述的反馈控制系统11为高速智能采集与控制系统，其通过接收锁定检测器13的误差信号，对压电陶瓷促动器10进行数字带宽反馈与编程控制，来实现谐振腔长的高精度锁定以及谐振腔的长时间稳定运行。
[0058]
所述的二向镜12，目的在于将腔内输出的1μm泵浦光与上转换信号光分离，并将1μm泵浦光传递至锁定检测器13以获取腔内误差信号。该二向镜为0.95μm长波通二向镜。
[0059]
所述的锁定检测器13目的在于通过腔内输出的1μm泵浦光记录腔内误差信号，并传输至反馈控制系统。
[0060]
所述的平凸透镜14为氟化钙透镜，目的在于使上转换信号光空间准直，该平凸透镜的焦距为50mm，透镜直径为50.8mm。
[0061]
所述的滤波片15为带通滤波片，其传输波长为700-900nm。该滤波片用于上转换信号滤波，滤除高功率1μm泵浦光、泵浦光上转换荧光、环境杂光等。
[0062]
所述的柱面透镜16，该柱面透镜为消差柱面透镜，能够将光聚焦在同一个维度上，其聚焦波长范围为700-900nm，用于通过vipa的r＝100％涂层中的抗反射涂层槽将光聚焦到vipa中。
[0063]
所述的虚拟成像相控阵17，vipa本身是一个倾斜的标准具分散器，由si制成。具有96％的反射率和3
°
的入射角，其厚度为3mm，fsr为33.3ghz。
[0064]
所述的光栅18，光栅常数d＝1/1200mm，其反射面尺寸为25
×
25mm2，光栅沿正交方向分散的光用于解析通过vipa标准具传输的不同模式阶数。
[0065]
所述的平凸透镜19为消差透镜，其镀增透膜，用于波长范围650-1050nm，目的在于将光栅分光后的光准直，投射到硅基相机上，该平凸透镜的焦距为50mm，透镜直径为50.8mm。
[0066]
所述的硅基相机20为硅基cmos相机，目的在于收集vipa和光栅分光后的二维图像，将光信号转换为数字信号，像素点大小8.3μm，像素阵列大小2048
×
2048，最大量子转换效率大于95％。
[0067]
所述的图像处理计算机21目的在于，对相机所获取的二维图像进行处理，将其转换为一维的光谱信息。
[0068]
以下是实施例的具体过程：
[0069]
首先，通过待测样品的宽带中红外光源与腔增强后的泵浦光在啁啾极化结构的非线性晶体中发生和频产生可见光。具体来说，使1550μm光经波导产生的宽带中红外光源1经过平凸透镜2准直后通过待测样品3，获取样品的光谱信息后由平凸透镜4聚焦并通过二向镜5，使其与高功率窄线宽的1μm泵浦光源6空间合束进入啁啾极化的铌酸锂晶体8中。为使宽带频率上转换过程具有更高的转换效率，将压电陶瓷(pzt)粘连在凹面镜9旁，通过凹面腔镜7、9使1μm泵浦光来回振荡形成谐振腔，通过二向镜12将输出的泵浦光与上转换光分离，并将泵浦光传递至锁定检测器13。锁定检测器13通过腔内输出的1μm泵浦光记录腔内误差信号，并传输至反馈控制系统11，进而对压电陶瓷促动器10进行数字带宽反馈与编程
控制，实现谐振腔长的高精度锁定以及谐振腔的长时间稳定运行。2.5-5μm信号光与腔增强后的1μm泵浦光在啁啾极化的铌酸锂晶体中发生和频，上转换后的光谱范围是714-877nm。
[0070]
然后，上转换光场经vipa和光栅分光后被硅基相机所探测到。具体来说，上转换光场经凸透镜14准直，然后通过带通滤波片15，滤除高功率1μm泵浦光、泵浦光上转换荧光、环境杂光等。上转换光经过柱面透镜16，使光聚焦在同一个维度上进入vipa17中，可见光由于vipa17的散在垂直方向上展开，然后再经过衍射光栅18在水平方向将周期性混叠的光谱展开，形成了两个空间维度的光谱散，经过平凸透镜19准直后，被硅基cmos相机20所探测到，每个像素都包含独特的光谱信息，通过图像处理计算机21读取每个像素强度以获得传统的一维光谱，放样品的光谱强度与不放样品的光谱强度相除来最终得到中红外光通过样品后透射率曲线。
[0071]
由于泵浦光是单频窄线宽的连续光，可以不考虑泵浦光对光谱分辨率的影响，vipa和光栅组合的光谱覆盖范围为700-900nm，系统的实际分辨率可达0.6ghz(0.02cm-1
)，相较于当前成熟的商售光栅光谱仪，分辨率从通常的0.1nm左右提升到了pm量级；由于使用的是硅基cmos相机，拍摄的帧频可达到mhz，然而通常商售的ftir要达到pm的精度则需要一分钟左右的时间；为了将提高系统的灵敏度，可以将所使用的相机更换为硅基emccd相机，使系统探测光谱的灵敏度能够实现单光子响应，对比碲镉汞探测器只能探测到nw量级的光功率而言，系统的灵敏度得到了显著的提升。因此，基于本发明有望实现单光子灵敏度、mhz帧频、pm量级中红外光谱分辨率的中红外光谱探测。
[0072]
基于本发明方法实现的高精度中红外光谱探测方法兼具宽光谱、高光谱分辨率、高帧频、高灵敏度等优势，且由于可见光的探测技术成熟，相关器件造价便宜，因而系统的性能优越、成本相对较低。
[0073]
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种高精度中红外光谱探测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1；宽带中红外光源照射待测样品以获得样品的红外吸收光谱信息，单频窄线宽连续泵浦光在光学腔内多次往返叠加，腔增强有效提高泵浦光平均功率；宽带中红外光与腔增强后的泵浦光在基于啁啾极化结构的非线性晶体中发生非线性和频，使得中红外信号上转换到可见光波段；步骤2：上转换到的可见光波段信号光谱被虚拟成像相控阵即vipa在垂直方向上分散，再经过衍射光栅在水平方向展开，得到可见光二维空间强度分布光场；步骤3：所得到的可见光二维空间强度分布光场被硅基相机捕获，通过读取每个像素强度以获得一维光谱，放样品的光谱强度与不放样品的光谱强度相除，得到中红外光通过样品后的透射率曲线，实现宽波段、高分辨、高灵敏的中红外高速光谱探测。2.根据权利要求1所述的一种高精度中红外光谱探测方法，其特征在于，步骤1所述上转换，采用啁啾极化晶体作为非线性介质，获得宽带中红外光的高效转换，使得中红外光上转换至可见光波段；使用单频窄线宽连续光作为泵浦光，其线宽很窄，在频率转换的过程中能够保持输入的中红外信号光和上转换可见光的频率对应。3.根据权利要求1所述的一种高精度中红外光谱探测方法，其特征在于，步骤1所述腔增强，对于单频窄线宽连续光的功率有数量级的提升，在腔内能够形成高质量的高斯光束，有利于提高非线性频率上转换的转换效率。4.根据权利要求1所述的一种高精度中红外光谱探测方法，其特征在于，所述的宽带中红外光源，产生方式包括：光参量振荡器、中红外差频、超连续谱产生及热光源。5.根据权利要求1所述的一种高精度中红外光谱探测方法，其特征在于，所述的待测样品包括气体、液体、医学切片及生物样品。

技术总结

本发明公开了一种高精度中红外光谱探测方法，该方法包括：使用基于啁啾极化结构的非线性晶体实现宽带频率上转换，将宽带的中红外光转换至可见光波段；采用虚拟成像相控阵即VIPA和光栅结合，将可见光波段信号光谱分别在垂直方向及水平方向展开；利用高效低噪声的硅基相机进行探测，实现中红外宽波段、高灵敏的光谱探测。本发明使用单频窄线宽连续光作为泵浦光，可以实现高保真的频率转换，从而保持中红外的光谱信息；采用了虚拟成像相控阵和光栅结合，实现上转换信号的高精度光谱探测。本发明能够获得宽光谱覆盖范围与高光谱分辨率，同时兼具超高检测灵敏度和快速数据采集的优点，为实现宽波段、高精度、高灵敏的中红外高速光谱探测提供了有效手段。谱探测提供了有效手段。谱探测提供了有效手段。