[發明專利]擴展空間外差干涉儀的應用帶寬的方法

有效

• 申請號: 201210040143.6
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN102589701A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 熊偉;羅海燕;施海亮;李雙
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J3/45
• 分類號: G01J3/45
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本發明涉及光學領域，尤其是一種擴展空間外差干涉儀應用帶寬的方法。

背景技術

空間外差光譜儀能在較窄的光譜范圍內獲得極高的光譜分辨率，增加其有效帶寬可通過加大探測器像元數目或降低光譜分辨率來實現。

探測器空間頻率不變，增加像元數目來擴展帶寬，成像鏡頭縮放比和光柵密度不變的情況下，空間外差干涉儀匹配的成像和準直鏡頭有效通光孔徑均增大一倍，使得整個系統結構尺寸加大。前置和后置鏡頭由于通光孔徑增大，使得像差增大，鏡頭需重新設計優化。同時，干涉儀中光柵尺寸也需增大一倍，且光柵的大小還受限于分束器的加工制造水平。

傳統的采用增加探測器像元數目僅能在系統基頻的單方向上擴展光譜應用帶寬，空間外差原理的諸多近似理論將不再成立，部分函數式將發生變化，使得后續解析和反演光譜信息更為復雜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種擴展空間外差干涉儀應用帶寬的方法，以解決已有技術中空間外差干涉儀只能在較窄的光譜范圍內獲取極高光譜分辨率的問題。

本發明解決技術問題采用如下技術方案：

擴展空間外差干涉儀應用帶寬的方法，包括有空間外差干涉儀、光柵、擴視場棱鏡、探測器、成像鏡頭，所述空間外差干涉儀包括有準直鏡頭、分束器，所述分束器的上方、后方分別設置有一個光柵，所述分束器與光柵之間還設置有一個擴視場棱鏡，所述分束器下方設置有探測器成像鏡頭，所述分束器與探測器之間還設有成像鏡頭下，其特征在于：所述分束器與準直鏡頭或與成像鏡頭之間設置有一個雙向濾光片；

實現方法包括以下實現步驟：

????1）光源射出的光束經前置準直鏡頭準直后入射至分束器；空間外差光譜技術是通過頻率外差調制的方式獲得空間干涉圖，因此會產生基頻兩側光譜區相混疊的現象，可通過截止濾光片的方法對進入干涉儀的入射光濾波，對基頻???????????????????????????????????????????????的正方向（或者負方向）的波數進行嚴格截止濾波，消除光譜混疊；經準直鏡頭出射的具有微小視場角的平行光路中設置雙向濾光片，雙向濾光片在光柵刻線方向上分為兩部分，有不同的鍍膜參數，相應地分別截止空間外差干涉儀基頻應用帶寬內長波和短波的光譜，在基頻兩端只有一個頻率方向的光譜進入分束器；

????2）依據空間外差干涉原理，由分束器分光后產生的兩束相干光束分別進入光柵，經光柵色散后形成兩束具有一定夾角的相干光，相干光束的夾角隨波數變化，即每一個波數入射的光產生的干涉條紋空間頻率不一樣；

3）出射分束器的干涉圖像經后置成像鏡頭比例縮放后，由探測器接收基頻正方向和負方向的光譜干涉圖；基頻波數的光譜元以相同的角度入射至探測器上，產生零空間頻率干涉條紋；非基頻波數的光譜元，入射到探測器上的夾角不等于零，形成非零空間頻率的干涉條紋；偏離基頻波數越遠，干涉條紋空間頻率越高；

4）空間外差干涉儀理論帶寬取決于探測器像元數目和系統光譜分辨率，即由探測器的空間頻率決定：?

其中，N為探測器光譜維有效像元個數，為干涉儀的光譜分辨率；

5）與之相匹配的準直鏡頭、成像鏡頭、探測器陣列以及光譜分辨率不變的前提下，將系統有效應用帶寬增大為。

所述的擴展空間外差干涉儀帶寬的方法，其特征在于：所述空間外差干涉儀的應用帶寬的范圍由或擴展至。

本發明與現有的技術相比的有益效果是：

1、本發明采用空間外差干涉原理，可使儀器有效應用帶寬加倍；

2、所采用的準直鏡頭、成像鏡頭及探測器的技術參數不變，均可沿用未經帶寬擴展時干涉儀所使用的元件；

3、經分束器出射的兩相干光仍保留小角度干涉，空間外差原理的近似理論仍然成立，信息解析反演簡易；

4、采用雙向濾光片增加有效帶寬后，仍可采用擴視場棱鏡，且擴視場棱鏡頂角及光柵轉角滿足擴展帶寬后系統的要求，保證儀器具有高的輻射通量。

附圖說明

圖1為本發明的系統示意圖；?

圖2為本發明的雙向濾光片鍍膜分區對應光柵的方位圖。

具體實施方式

下面結合附圖，通過實施例對本發明作進一步說明。