这种光谱仪更常见的名称是傅里叶变换红外光谱仪。它的核心原理不是像棱镜或光栅那样直接分光，而是通过测量干涉图，再经过数学变换（傅里叶变换）来得到光谱图。

下面我们分步来讲解其核心原理、关键部件和工作流程。

这种光谱仪更常见的名称是傅里叶变换红外光谱仪。它的核心原理不是像棱镜或光栅那样直接分光，而是通过测量干涉图，再经过数学变换（傅里叶变换）来得到光谱图。

下面我们分步来讲解其核心原理、关键部件和工作流程。

第一部分：核心部件——双角锥干涉仪

首先，要理解这种光谱仪，关键在于理解双角锥干涉仪如何取代了传统的迈克尔逊干涉仪。

传统迈克尔逊干涉仪的缺点：在经典迈克尔逊干涉仪中，使用两块平面镜。其中一块动镜在移动过程中，任何微小的倾斜都会导致出射光斑抖动甚至消失，使干涉信号不稳定，对环境振动非常敏感。

双角锥干涉仪的解决方案：

角锥镜（Corner Cube）：它是一个三维的直角棱镜，拥有三个互相垂直的反射面。其核心光学特性是：无论入射光以何种角度进入，出射光都会以与入射光严格平行的方向反射回去。

构成：双角锥干涉仪使用两个角锥镜替代了传统干涉仪中的两块平面镜。其中一个角锥镜固定，另一个在精密导轨上做线性移动，作为动镜。

核心优势：当动镜角锥在移动过程中发生微小倾斜时，其出射光的方向不会改变，仍然能精确地返回到分束器。这带来了极高的光路稳定性和抗干扰能力，非常适合在振动环境或野外条件下工作。

第二部分：整体系统工作原理

工装机制：中继镜头--双角锥干涉仪--成像镜头--探测器

详细工作流程：

光线进入与干涉

来自目标场景的中波红外（通常指3-5μm波段）辐射光，经过前置成像光学系统后，变成平行光进入干涉仪。

光线到达分束器，被分成两束强度相等的光：

一束射向固定角锥镜。

另一束射向可移动角锥镜。

两束光分别被两个角锥镜反射回来，再次汇合到分束器上。由于两束光存在光程差，它们会发生干涉。

产生干涉图

移动角锥镜，光程差随之连续改变。

探测器上的每一个像素点，会记录下一个随时间变化的干涉信号强度。这个信号就是干涉图——光强随光程差变化的函数。

关键点：场景中每一个物点在探测器上对应一个或多个像素。因此，每一个像素都独立地记录了一条属于自己的干涉图。

从干涉图到光谱图——傅里叶变换

单个像素记录到的干涉图本身看起来毫无意义（类似衰减的余弦波）。

但是，根据干涉测量学的基本原理，这条干涉图包含了该像素点接收到的所有波长光的干涉信息的叠加。

通过逆傅里叶变换 这一数学工具，可以将时域（或光程差域）的干涉图，转换回频域（或波长域）的光谱。

最终结果：经过计算，我们得到了每个像素点在不同波长下的光强度，即每个像素都拥有一条完整的光谱曲线。

第三部分：技术特点与优势

基于双角锥干涉仪的中波红外成像光谱仪具有以下显著优点：

高稳定性：双角锥结构对振动和倾斜不敏感，保证了在恶劣环境下仍能获得高质量的干涉图。

高通量优势：与光栅色散型光谱仪需要狭缝不同，干涉型光谱仪是无狭缝的，允许更多光线进入，灵敏度更高，特别适合弱光探测。

多通道优势：可以同时记录所有光谱波段的信息，观测效率高。

高光谱分辨率：光谱分辨率主要取决于动镜移动的最大光程差。光程差越大，分辨率越高。通过精密控制角锥镜的移动距离，可以获得很高的光谱分辨率。

中波红外的应用价值：中波红外波段是许多化学物质（如二氧化碳、甲烷、一氧化碳、各种挥发性有机物VOCs）的分子吸收/发射特征区。因此，该技术非常适用于：

环境监测：气体泄漏检测、污染源排查。

军事侦察：识别伪装、探测化学武器。

工业过程控制：燃烧分析、成分检测。

科学研究：天体物理学、材料分析。

总结

基于双角锥干涉仪的中波红外成像光谱仪，其原理是利用双角锥镜构成一个极其稳定的干涉仪核心，对来自场景的光进行调制，生成包含光谱信息的干涉图；然后通过移动一角锥镜来扫描光程差，由面阵探测器记录下每个像素的时空干涉图；最后通过逆傅里叶变换，将每个像素的干涉图还原成一条连续的光谱曲线，从而获得“图谱合一”的三维数据立方体（两个空间维，一个光谱维）。

这种技术结合了干涉测量的高灵敏、高分辨率优势和角锥镜的稳定性，使其成为中波红外光谱成像领域中一种强有力的工具。