[實用新型]超小型穩態偏振干涉成像光譜儀

無效

• 申請號: 01213109.1
• 申請日: 2001-03-15
• 公開（公告）號: CN2479491Y
• 公開（公告）日: 2002-02-27
• 發明（設計）人: 張淳民;相里斌;趙葆常;楊建峰
• 申請（專利權）人: 張淳民
• 主分類號: G01J3/45
• 分類號: G01J3/45
• 代理公司: 陜西省發明專利服務中心
• 代理人: 李中群

本實用新型內容屬于光學儀器技術領域，涉及一種可用于同時獲取目標形影圖像和干涉光譜的信息獲取遙感成像光譜儀。

普通概念中的成像儀和光譜儀分屬于兩類不同的光學儀器，利用成像儀器可以獲得目標的形影圖象即目標的二維空間信息，利用光譜儀器可以獲得目標的光譜從而得出物質的結構及化學組成。在歷史上，這兩類儀器也是互相獨立發展起來的。20世紀80年代，國際上出現了成像光譜儀，它是當今成像儀和光譜儀的有機結合，由于它可同時獲得目標的二維空間信息和一維光譜信息，具有成像儀和光譜儀的雙重功能，因而在空間遙感、信息獲取、科學研究、國民經濟發展以及國家安全等諸多方面具有極其重要的應用價值，顯示出了越來越廣闊的應用前景。如在軍事方面，它可用于星載(或機載)對地觀測地表及隱蔽的軍事目標，在民用方面則可用于天文及地球物理研究、資源普查、環境監測、病蟲害預報、防災賑災、土地堿化和沙化防治、森林植被保護、農作物估產、大氣微粒及風場探測、教學儀器等。

迄今為止，成像光譜儀的發展已經歷了濾光片型、色散型和干涉型等重要階段，其中：干涉型成像光譜儀又分為時間調制型和空間調制型兩大類。由于空間調制干涉成像光譜儀克服了時間調制干涉成像光譜儀需要高精度動鏡驅動系統和實時性不好兩大缺點，因而其使用波段更寬，穩定性更好，具有潛在的高通量的優點。但這種成像光譜儀存在的主要缺點是裝置中含有狹縫，致使進入系統的能量受到了極大的限制，此外，由于這類成像光譜儀大多是建立在Sagnac干涉儀基礎上的，體積較大，且又經多次反射、折射，能量損失大。20世紀90年代，出現了關于偏振干涉光譜儀的報導。在本實用新型方案提出之前，國際上只有美國于1996年研制的數字陣列掃描干涉光譜儀(DASI)。DASI是一種屬于空間調制型的偏振干涉成像光譜儀，采用Wollaston棱鏡、角剪切分束器和近距離目標，存在的缺點是儀器中含有狹縫，能量利用率太低，對遠距離目標及微弱信號探測能力差。

本實用新型的目的在于提供一種光路結構簡單、體積小、無狹縫、通量高且對遠距離目標及微弱信號探測能力強的超小型穩態偏振干涉成像光譜儀，用以克服現有技術的不足。

用于實現上述發明目的的技術解決方案是這樣的：所提供的穩態偏振干涉成像光譜儀由沿入射光向同軸依次設置的前置光學透鏡組、偏振干涉儀、收集光學透鏡和面陣探測器(CCD)組成，其中的偏振干涉儀部分由沿系統光軸同軸依次設置的起偏器、薩瓦偏光鏡和檢偏器(分析器)組成，所說的薩瓦偏光鏡包括兩塊厚度相同且毗挨設置的單軸負晶薩瓦板，兩塊單軸負晶薩瓦板的光軸相互垂直且分別與系統光軸成45°角；面陣探測器的信號輸出端通過聯接線與計算機信號處理系統的信號獲取輸入端聯接。

本實用新型所述裝置的工作原理是在普通成像系統中加入了橫向剪切干涉儀，采用雙折射晶體(薩瓦偏光鏡)將一束光橫向剪切為兩束平行光束，經成像鏡后在探測器像面上形成干涉圖和目標像，依靠場視角來調制光程差，隨著儀器的推掃即可得到目標的完整干涉圖，干涉圖再經計算機系統處理后即可獲得目標的光譜圖像。該穩態偏振干涉成像光譜儀屬于時空混合模式的偏振干涉成像光譜儀，它與空間調制型偏振干涉成像光譜儀的不同點及重大創新在于采用了薩瓦偏光鏡橫向剪切分束器，裝置中無狹縫，其通量較色散型干涉成像光譜儀高2個數量級，較DASI高N/2倍(N為本實用新型所述裝置中視場光闌寬度與DASI狹縫寬度之比，N值一般在1～2個數量級)；該裝置為無限遠目標，具有多光譜通道、高信噪比、高穩定度、直線光路、結構簡單，體積小(其中光學系統核心部分尺寸為長20cm，直徑6cm)和可超小型化制作等優點。

以下將結合附圖對本實用新型內容做進一步說明。

圖1為本實用新型一個具體實施例的光路原理結構示意圖。

圖2為圖1中偏振干涉儀部分的結構示意圖。

圖3為本實用新型的一個應用實施例——模擬衛星推掃系統的原理圖。

如圖所示，該超小型穩態偏振干涉成像光譜儀結構包括前置光學透鏡組1、偏振干涉儀2、收集光學透鏡3和面陣探測器4等部分，面陣探測器4的信號輸出端通過聯接線與計算機信號處理系統5的信號輸入端聯接。

前置光學透鏡組1的主要作用是將目標發出的輻射進行收集、準直和減少雜散光。在目標很遠時即認為到達儀器的光束為平行光束時，可將前置光學透鏡組去掉，讓光線直接進入偏振干涉儀2。