[發明專利]超大視場靜態偏振傅立葉變換成像光譜儀

無效

• 申請號: 201010291386.8
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN102012267A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 李杰;朱京平
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01J3/45
• 分類號: G01J3/45
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 劉國智

技術領域

本發明涉及光學儀器技術領域，特別涉及一種超大視場靜態偏振傅立葉變換成像光譜儀。

背景技術

光是信息的載體，成像儀通過獲取目標的形影圖像得到目標的空間信息，而光譜儀則獲取目標的光譜信息，從而得到物質的結構及化學組成。1980s，美國空氣動力實驗室(JPL)提出成像光譜儀概念，具有同時獲得目標像和光譜圖的雙重功能，被普遍認為是現代光學儀器技術發展史上的一次革命性飛躍；之后20余年來，先后發展起了色散型、傅立葉變換型(干涉型)、濾光片型、計算層析型等多種原理的成像光譜儀，并以色散型和傅立葉變換型最普遍。

衡量光譜儀性能的一個重要參數是光通量，它由視場角及通光孔徑決定。傅立葉變換型光譜儀光譜分辨率與儀器通光孔徑大小無光，所以在相同光譜分辨率的情況下，其通光孔徑遠遠大于色散型光譜儀，且具有波長精度高、光譜探測范圍寬等優點，特別是空間調制型干涉成像光譜儀克服了動鏡掃描的限制，且結構簡單緊湊，穩定性高，能對目標光譜信息進行實時探測，但遺憾的是，受到分束器限制(入射角較大時，干涉條紋會產生彎曲畸變)，這類成像光譜儀的視場角卻一般只有幾度，嚴重阻礙了其大光通量優勢的進一步發揮。

發明內容

針對現有空間調制型干涉成像光譜儀視場角小導致光通量低的問題，本發明的目的在于提出一種基于視場補償型偏振分束器的超大視場靜態偏振傅立葉變換成像光譜儀，具有結構簡單緊湊，無運動部件，可在超大視場范圍內同時獲取目標的二維空間圖像信息和一維干涉光譜信息的優點。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現。

超大視場靜態偏振傅立葉變換成像光譜儀，包括同軸依次順序設置的前置望遠系統1、起偏器2、視場補償型偏振分束器3、檢偏器4、成像鏡組5、探測器6，探測器6連接有信號獲取與處理系統7。

所述的前置光學望遠系統1包括同軸依次順序設置的前置光學系統物鏡組11、光闌12和前置光學系統像方鏡組13。

前置光學系統物鏡組11為反射鏡組、折反鏡組或折射鏡組。

所述的視場補償型偏振分束器3包括兩組分別具有正、負干涉條紋畸變的第一薩瓦偏光鏡31、第二薩瓦偏光鏡32，其中第一薩瓦偏光鏡31由第一薩瓦板311、第二薩瓦板312組成，第二薩瓦偏光鏡32由第三薩瓦板321、第四薩瓦板322組成，用于使得正條紋畸變與負條紋畸變相互抵消，從而增大視場角。

所述的起偏器2、檢偏器4為偏振片、晶體或線柵。

所述的成像鏡組5由消像差透鏡組構成，其焦平面位于后續探測器6的接收面上，用于將前述畸變校正的光束聚焦成像到探測器6上。

所述的探測器6為CCD陣列、CMOS陣列、光電二極管陣列、光電倍增管、紅外焦平面陣列或紫外光探測器陣列。

所述的信號獲取與處理系統7包括可將探測器5接收到的信息進行傅立葉變換處理的微機，用于將目標空間信息光強度信息和光譜信息進行解調，并顯示為圖片。

本發明的基本原理是：引入兩組分別具有正、負干涉條紋畸變的薩瓦偏光鏡組成偏振分束器，使得正條紋畸變與負條紋畸變相互抵消，從而達到增大視場角的目的；本發明具有體積小、重量輕、結構簡單緊湊、無運動部件、視場大、光通量大、探測靈敏度高、信噪比高、波長精度高、光譜探測范圍寬的優點。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明的視場補償型偏振分束器3的結構示意圖。

圖3為本發明的成像鏡組5的結構示意圖，其中：圖3(a)是由一個柱面透鏡51及其后的一透鏡組52構成的成像鏡組5；圖3(b)是由一透鏡組52構成的成像鏡組5。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作詳細說明。

參照圖1，一種超大視場靜態偏振傅立葉變換成像光譜儀，包括同軸依次順序設置的前置望遠系統1、起偏器2、視場補償型偏振分束器3、檢偏器4、成像鏡組5、探測器6，探測器6連接有信號獲取與處理系統7。

所述的前置光學望遠系統1位于整個裝置的最前端，包括同軸依次順序設置的前置光學系統物鏡組11、光闌12和前置光學系統像方鏡組13，用于采集并準直目標光，并消除雜散光。前置光學系統物鏡組11為反射鏡組、折反鏡組或折射鏡組。

位于前置光學望遠系統1的后面，沿光軸順序設置的位于前端的起偏器2、中間的視場補償型偏振分束器組3、后端的檢偏器4，共同構成靜態干涉分光模塊，用于將前述傳輸光分為兩束相干光，實現光譜分光功能，達到高光譜分辨能力。同時雙薩瓦板結構增加了光程，有利于提高光譜分辨能力。