20、红外光谱偏振干涉仪：原理、类型与应用

红外光谱偏振干涉仪：原理、类型与应用

1. 引言

在科研、工业和教学实验室中，大多数傅里叶变换红外（FT - IR）光谱仪围绕迈克尔逊干涉仪构建。在迈克尔逊干涉仪中，非偏振（或随机偏振）的入射光被振幅分割分束器分成两个振幅相等的分量，这些光分量在分束器处重新组合以产生干涉，因此它也被称为振幅分割干涉仪（ADI）。

而偏振干涉仪则利用偏振作为入射光分割和重组的基础，基于此原理的干涉仪被称为偏振分割干涉仪（PDI）。至少在理论上，对于某些应用，偏振分割干涉测量优于振幅分割干涉测量。

偏振分割干涉仪主要分为两类：
- 基于沃拉斯顿棱镜对偏振光进行分割的干涉仪。
- 基于线栅分束器对偏振光进行分割的干涉仪，这类又可细分为使用屋脊镜、平面镜和立方角镜的子类别。

基于沃拉斯顿棱镜的PDI概念早已为人所知，但实际光谱应用直到最近才出现。基于线栅分束器和屋脊镜的PDI光谱应用在马丁和普普莱特提出概念后不久就出现了，不过直到最近，其应用主要集中在远红外（FIR）和毫米波段。随着人们认识到这些干涉仪在偏振差测量方面的优势，它们最近也被开发用于中红外（MIR）区域，并且正在对这些仪器在MIR和FIR区域的新应用进行研究。虽然这些干涉仪的商业化进展比预期慢，但PDI的优势和新应用使其值得加快开发。

2. 基于沃拉斯顿棱镜的偏振分割干涉仪

2.1 基本原理

基于沃拉斯顿棱镜的干涉仪示意图如图1所示。沃拉斯顿棱镜（图1中标记为BS）将入射光（来自合适的光源或目标）分成两个具有正交线性偏振的分量。沃拉斯顿棱镜由石英或方解石晶体制成，包含两个楔块，它们组合形成一个平行平板。两个楔块的光轴相互垂直，且分别平