干涉型光譜成像儀有哪些類型?
發(fā)布時間:2024-05-17
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所謂干涉型光譜成像儀是通過干涉元件和焦平面探測器對目標(biāo)進行成像,目標(biāo)通過干涉元件后,將光譜信息轉(zhuǎn)化為特定譜段對應(yīng)于特定時間或空間頻率的時間或空間干涉圖樣。本文對干涉型光譜成像儀類型做了介紹。
所謂干涉型光譜成像儀是通過干涉元件和焦平面探測器對目標(biāo)進行成像,目標(biāo)通過干涉元件后,將光譜信息轉(zhuǎn)化為特定譜段對應(yīng)于特定時間或空間頻率的時間或空間干涉圖樣。本文對干涉型光譜成像儀類型做了介紹。
干涉光譜成像技術(shù)主要包括雙光束干涉型和多光束干涉型兩種,分別如下:
1.雙光束干涉型光譜儀
雙光束干涉型光譜儀屬于波振面分割方式。按照調(diào)制方式來分,分為時間調(diào)制型、空間調(diào)制型和時間空間聯(lián)合調(diào)制型三種。顧名思義,時間調(diào)制型需要利用動鏡的移動,在不同的時刻得到目標(biāo)的不同光程差的干涉強度;空間調(diào)制型利用剪切分束器,在同一時刻獲得目標(biāo)不同光程差的干涉強度;時間空間聯(lián)合調(diào)制型與上述兩種調(diào)制方式不同,它在同一時刻可以得到不同目標(biāo)、不同光程差的干涉強度,通過光譜成像儀沿光譜方向的運動,最終獲得同一目標(biāo)不同光程差的干涉強度,下面詳細描述其成像原理。
(1)時間調(diào)制型干涉光譜儀
時間調(diào)制型干涉光譜儀成像原理如下圖所示。此類光譜成像儀由八部分組成,分別是望遠鏡物鏡、狹縫、準(zhǔn)直徑、分束鏡、動鏡、靜鏡、成像鏡和探測器。
地物目標(biāo)光譜經(jīng)過望遠鏡物鏡后成像于狹縫處,經(jīng)準(zhǔn)直鏡,以平行光形式入射分束鏡。分束鏡將一束光分成兩束,其中透射光束經(jīng)過靜鏡反射和分束器反射,會聚在成像鏡焦面處;反射光束經(jīng)過動鏡反射和分束器透射,同樣會聚于成像鏡焦面處。動鏡的往復(fù)運動使得兩束會聚光束間產(chǎn)生光程差,在成像鏡的焦面處獲得干涉條紋,被探測器接收。
(2)空間調(diào)制型干涉光譜儀
空間調(diào)制干涉光譜成像儀根據(jù)兩束光剪切方式不同,具有不同的類型。其中應(yīng)用最為廣泛的是基于Sagnac橫向剪切分束器的空間調(diào)制型干涉光譜成像儀,它的成像原理如下圖所示,此類光譜成像儀由六部分組成,分別是望遠鏡物鏡、狹縫、Sagnac 橫向剪切分束器、傅氏鏡、柱面鏡和探測器。
對于Sagnac空間調(diào)制型干涉光譜儀來說,Sagnac橫向剪切分束器位于狹縫與傅氏鏡之間,且狹縫位于傅氏鏡前焦面位置。因此地物目標(biāo)在狹縫位置所成的像被剪切成兩個,與原像平行且位于傅氏鏡的前焦面位置,經(jīng)過傅氏鏡后,在傅氏鏡焦面處獲得干涉條紋。被探測器接收。
(3)時間空間聯(lián)合調(diào)制型干涉光譜儀
時間空間聯(lián)合調(diào)制型光譜成像儀和空間調(diào)制型光譜成像儀一樣,都是采用橫向剪切分束器實現(xiàn)分光的,不同的是前者中的橫向剪切分束器處于平行光路中,后者中的橫向剪切分束器處于發(fā)散光路中,因此兩者的原理也不相同。
下圖為時間空間聯(lián)合調(diào)制型光譜成像儀成像原理,此類光譜成像儀由五部分組成,分別是望遠鏡物鏡、準(zhǔn)直鏡、橫向剪切分束器、成像鏡和探測器。
橫向剪切分束器位于準(zhǔn)直鏡和成像鏡之間,在平行光路中將一東平行光剪切成兩束平行光后,在成像鏡焦面處會聚干涉,被探測器接收。因此,沿光譜方向,不同地物目標(biāo)對應(yīng)不同視場角,在探測器位置干涉得到不同的光程差。
2.多光束干涉型光譜儀
當(dāng)一束光入射到透明板上時,它在板的兩面上將發(fā)生多次反射,結(jié)果有一系列光束由板的每邊射出,振幅一個比一個小。當(dāng)兩個面的反射率很高,條紋圖祥強度分布將發(fā)生很大變化,并因此具有重要實際應(yīng)用。該光譜儀的主要代表為法布里一珀羅干涉儀。
法布里一珀羅干涉儀法布里一珀羅干涉儀主要由四部分組成,分別是準(zhǔn)直鏡、石英板G1G2、成像鏡和探測器組成,如下圖所示。當(dāng)入射光以某一角度入射時,經(jīng)過準(zhǔn)直鏡后以平行光入射石英板G1G2,經(jīng)過兩塊石英板的多次反射和透射,形成多束光經(jīng)過成像鏡后產(chǎn)生干涉條紋,不同的入射光形成不同光程差下的干涉條紋被探測器接收。
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