一種光譜分辨率可調的干涉成像光譜儀，包括依次設置在同一光路中的前置望遠系統、起偏器、兩塊相同的Wollaston棱鏡、檢偏器、成像鏡和面陣探測器，其中第一Wollaston棱鏡左楔板與第二Wollaston棱鏡右楔板的晶體光軸平行于棱鏡入射面，且與光路主光軸垂直，第一Wollaston棱鏡右楔板與第二Wollaston棱鏡左楔板的晶體光軸則與第一Wollaston棱鏡左楔板、第二Wollaston棱鏡右楔板的晶體光軸及光路主光軸均垂直。本發明專利技術提出的干涉成像光譜儀光譜分辨能力可調，且調節范圍較寬。對于不同的探測目標，利用這一技術，只獲取有用的光譜數據，既能滿足多目標、多任務光譜圖像探測的需要，又可大幅減少對存儲空間和通信帶寬的占用，有效縮短數據處理時間，提高系統信噪比，從而使儀器總體性能達到最優。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種干涉成像光譜儀，特別一種光譜分辨率可調的干涉成像光譜儀。
技術介紹
成像光譜技術是20世紀80年代發展起來的一種能夠同時獲取目標圖像及圖像上每一點光譜信息的先進光學探測技術，其獲取的數據被稱為“數據立方體” 。實現這一功能的儀器即為成像光譜儀。按照光譜獲取原理的不同，成像光譜儀一般可分為色散型、干涉型(傅立葉變換型)、濾光片型、計算層析型四種。其中采用最多的是色散型和干涉型。色散型采用棱鏡或光柵作為色散元件獲取目標光譜，具有技術成熟、性能穩定等優點，但結構相對復雜，實現高空間分辨率及光譜分辨率均需小的入射狹縫，限制了光通量和信噪比，不利于弱光目標的探測。干涉型利用雙光束干涉的傅立葉變換光譜特性實現光譜數據的獲取，具有光通量大、波長精度高、光譜探測范圍寬等優點。早期結構多為邁·克爾遜型，在相同光譜分辨率下，光通量約為光柵型的190倍。但其工作時，需精密、穩定的動鏡掃描，因此無法對目標光譜信息進行實時探測，應用環境和條件也受到極大限制。為解決這一問題，發展了靜態干涉成像光譜儀，成為了干涉型成像光譜儀的主流> 。靜態干涉成像光譜儀按照其光路結構及分束器的不同又分為反射型(如Sagnac干涉成像光譜儀)和雙折射型。前者主要采用半透半反分束器、平面反射鏡實現入射光的雙光束干涉。后者采用雙折射晶體分束器將入射光分為振動方向相互垂直的兩束線偏振光，再通過檢偏器使兩束光具有相同的振動方向并發生干涉。目前已經發展出以Wollaston棱鏡、和 Savart 偏光鏡分束器為核心的雙折射干涉成像光譜儀。在地球資源普查、災害預警與監測、環境污染監控、天氣預報、深空探索等領域發揮了重大作用。遺憾的是，上述兩種靜態成像光譜儀系統一旦確定，其光譜分辨率、光譜范圍等參數便不能改變。為了滿足不同任務的需求，必須具備高的光譜分辨率和寬的光譜范圍，這將導致儀器信噪比下降，光譜圖像數據量激增。而信噪比的下降會影響圖像獲取質量，數據量的增加會占用較多的存儲空間和較寬的通信信道，也延長了數據采集和處理時間，這些問題在航空航天遙感上表現得尤為關出。以我國嫦娥一號所載Sagnac空間調制型干涉成像光譜儀為例，由于受到星上存儲空間及通信帶寬的限制，其光譜分辨率為325. 25CHT1，對應的光譜通道數為32，且為了平衡任務所需光譜分辨率與數據量間的矛盾，CCD采集到的干涉條紋數據只能傳輸一半，能量利用率也因此減少了 50%。已成為限制成像光譜遙感儀器發展的主要瓶頸。2007年，曾有人提出過旋轉Savart偏光鏡調節橫向剪切量實現光譜儀分辨率調節的方法，但該方法調節范圍很窄，且旋轉后會減小棱鏡通光孔徑，不利于實際應用。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種結構簡單緊湊、光通量大、穩定性高、工藝實現簡單且能實現目標二維圖像和一維光譜信息的探測，同時還具有光譜分辨率可調的獨特優勢，在滿足多任務需要的同時，可減少非必要數據對存儲空間及通信數傳帶寬的占用，縮短數據處理時間，提高系統信噪比，從而使儀器總體性能達到最優的光譜分辨率可調的干涉成像 光譜儀。為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是包括依次設置在同一光路中的前置望遠系統、起偏器、兩塊相同的且間距可調的第一、二 Wollaston棱鏡WP1和WP2、檢偏器、成像鏡和面陣探測器，其中第一 Wollaston棱鏡WP1左楔板與第二 Wollaston棱鏡WP2右楔板的晶體光軸平行于棱鏡入射面，且與光路主光軸垂直，第一 Wollaston棱鏡WP1右楔板與第二 Wollaston棱鏡WP2左楔板的晶體光軸則與第一 Wollaston棱鏡WP1左楔板、第二Wollaston棱鏡WP2右楔板的晶體光軸及光路主光軸均垂直。針對色散型和靜態干涉型成像光譜儀光譜分辨率固定、系統效能得不到充分發揮等問題，本專利技術利用兩塊完全相同的Wollaston棱鏡將目標光源橫向剪切為兩個無窮遠處的虛光源，且兩個光源之間存在一定的橫向剪切量，再通過成像鏡成像在焦平面上發生干涉，從而獲取目標光譜、圖像數據，實現目標的實時、高光譜分辨率(可調)探測。該儀器系統具有共軸光路、結構簡單緊湊、無動鏡掃描機構、光通量大、穩定性高、工藝實現簡單且能獲取目標二維圖像和一維光譜信息的探測功能，同時還具有光譜分辨率可調且調節范圍較寬的獨特優勢。對于不同的探測目標，利用這一技術，只獲取有用的光譜數據，既能滿足多目標、多任務光譜圖像探測的需要，又可大幅減少對存儲空間和通信帶寬的占用，有效縮短數據處理時間，提高系統信噪比，從而使儀器總體性能達到最優。附圖說明圖I是本專利技術的結構示意圖，其分束器由兩塊相同的第一、二 Wollaston棱鏡WPi(31), WP2 (32)組成。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術作進一步詳細說明。參見圖1，本專利技術包括依次設置在同一光路中的前置望遠系統I、起偏器2、兩塊相同的且間距可調的第一、二 Wollaston棱鏡WPJl和WP232、檢偏器4、成像鏡5和面陣探測器6，其中第一 Wollaston棱鏡WPJl左楔板與第二 Wollaston棱鏡WP232右楔板的晶體光軸平行于棱鏡入射面，且與光路主光軸垂直，第一 Wollaston棱鏡WPJl右楔板與第二 Wollaston棱鏡WP232左楔板的晶體光軸則與第一 Wollaston棱鏡WPJl左楔板、第二Wollaston棱鏡WP232右楔板的晶體光軸及光路主光軸均垂直。通過調節WPJl和WP232的間隔可以改變光譜儀的光譜分辨率。本專利技術的工作如下目標發出的光經前置望遠系統I收集、準直之后成為平行光，經過起偏器2后變為一束線偏振光，這一束線偏振光經過第一、二 Wollaston棱鏡WPJl和WP232后分為兩束具有一定橫向剪切量,傳播方向平行，振幅相等，振動方向相互垂直的線偏振光，再通過檢偏器4，兩束線偏振光具有了相同的振動方向，最后被成像鏡5匯聚到焦平面上形成目標圖像和干涉條紋，并被面陣探測器6接收。接收到的干涉圖像通過重構、解調等操作，即可得到有關目標的完整的二維圖像和一維光譜數據。需要區別是，英國學者Harvey 和 Fletcher-Holmes 也曾提出過一種采用兩塊Wollaston棱鏡的凝視型雙折射干 涉成像光譜儀，利用第一塊Wollaston棱鏡做分束器,第二塊Wollaston棱鏡上下運動實現類似Michelson動鏡的功能,這與本專利技術中有本質的不同。對本專利技術獲得的干涉條紋進行傅立葉變換能夠得到目標光譜數據，其分辨率可以表不為權利要求1.一種光譜分辨率可調的干涉成像光譜儀，其特征在于包括依次設置在同一光路中的前置望遠系統(I)、起偏器(2)、兩塊相同的且間距可調的第一、二 Wollaston棱鏡WP1(31)和WP2 (32)、檢偏器(4)、成像鏡(5)和面陣探測器(6)，其中第一 Wollaston棱鏡WP1(31)左楔板與第二 Wollaston棱鏡WP2 (32)右楔板的晶體光軸平行于棱鏡入射面，且與光路主光軸垂直，第一 Wollaston棱鏡WPi (31)右楔板與第二 Wollaston棱鏡WP2 (32)左楔板的晶體光軸則與第一 Wollaston棱鏡WPi (31)左楔板、第二 Wollaston棱鏡WP2 (32)右楔板本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種光譜分辨率可調的干涉成像光譜儀，其特征在于：包括依次設置在同一光路中的前置望遠系統（1）、起偏器（2）、兩塊相同的且間距可調的第一、二Wollaston棱鏡WP1（31）和WP2（32）、檢偏器（4）、成像鏡（5）和面陣探測器（6），其中第一Wollaston棱鏡WP1（31）左楔板與第二Wollaston棱鏡WP2（32）右楔板的晶體光軸平行于棱鏡入射面，且與光路主光軸垂直，第一Wollaston棱鏡WP1（31）右楔板與第二Wollaston棱鏡WP2（32）左楔板的晶體光軸則與第一Wollaston棱鏡WP1（31）左楔板、第二Wollaston棱鏡WP2（32）右楔板的晶體光軸及光路主光軸均垂直。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李杰，李淑軍，朱京平，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：
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