[實用新型]用于超光譜成像系統中的消二級光譜集成濾光片有效

申請號：	201420310947.8	申請日：	2014-06-12
公開（公告）號：	CN203965653U	公開（公告）日：	2014-11-26
發明（設計）人：	段微波;劉銀年;余德明;李大琪;陳剛	申請（專利權）人：	中國科學院上海技術物理研究所
主分類號：	G02B5/20	分類號：	G02B5/20
代理公司：	上海新天專利代理有限公司 31213	代理人：	郭英
地址：	200083 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	用于光譜成像系統中的二級集成濾光
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【說明書】：

技術領域

本專利涉及光學濾光片，具體是指根據高光譜成像儀的覆蓋波段，合理設計濾光片的波段與幾何區域劃分，采用多種介質薄膜材料分別設計消二級光譜濾光片單元，利用精密掩模技術配合真空鍍膜工藝制備的具有抑制光柵高級次光譜功能的集成光學薄膜元件。?

背景技術

超光譜成像技術是一種圖譜合一的空間信息獲取技術，能夠同時探測目標的空間幾何特征信息和空間像元色散形成的幾十個甚至幾百個波長的連續光譜信息。成像光譜儀將傳統的二維成像遙感技術與光譜儀技術有機地結合在一起,在獲取觀測對象二維空間信息的同時,在連續光譜波段上對同一地物分光譜成像。由于光譜圖像數據中每一像元含有與被觀測物體組分有關的光譜信息,能直接反映出物體的光譜特征，從而可以揭示各種目標的光譜特性、存在狀況以及物質成分，使得從空間直接識別目標特征成為可能。隨著成像光譜遙感應用技術的研究和發展,對于儀器光譜分辨率的要求越來越高,從多光譜向超光譜發展成為成像光譜儀的趨勢，光譜范圍覆蓋紫外到長波紅外波段，波段數從單一波段發展到幾十上百個通道。?

為了實現航天遙感用超光譜成像系統高分辨率、高信噪比、小體積、輕量化的技術要求，同時考慮消相差的因素，雙離軸球面反射鏡配合三角形offner凸面光柵是常用的分光模式。三角形offner凸面光柵相比于laminar光柵具有更高的衍射效率，可實現更高的信噪比，其光路圖見圖1所示。?

然而，波長為λ_x的采樣光譜的2級光譜衍射角與波長為2λ_x的1級光譜衍射角相同，兩者會在光譜儀的相同空間位置交疊，對光譜信息的獲取造成干擾。因此必須對光譜儀的二級光譜衍射效率進行分析并采用相應的措施進行抑制。通常二級光譜的抑制采用在探測器焦面前放置一片前截止濾光片來，實現光譜儀工作波段外，探測器響應波長內二級光譜干擾的抑制。然而隨著光譜儀光譜范圍的拓寬，工作波段(λ_S～λ_L)長、短波端的波長比值λ_L/λ_S可能會大于2，即λ_L/2≥λ_S，這樣λ_L/2波長既是光譜儀的有效工作波長，又是λ_L波長二級光譜的來源。寬譜段超光譜成像系統工作波段內光柵二級光譜的抑制，是超光譜成像技術工程應用必須解決的技術問題。?

發明內容

本專利基于超光譜成像系統中光柵分光引起二級光譜的抑制要求，針對光柵分光的技術特點，提出一種在光學基片上利用波段與幾何區域劃分的方式，分別實現不同工作波段二級光譜的抑制，解決了超光譜成像系統因光譜覆蓋范圍太寬而無法使用一塊前截止濾光片實現全譜段二級光譜抑制的技術難題。?

本專利所述消二級光譜集成濾光片的結構如附圖2所示，在光學基片1的第一面上制備覆蓋整個光譜儀工作波段的寬光譜增透膜系2；在另一面上分區域逐個制備消二級光譜前截止濾光片單元(P1～Pn)，完成消二級光譜集成濾光片膜系3的制備。?

消二級光譜集成濾光片膜系(3)的結構如下：在光學基片1上劃分n個幾何區域，在這n個幾何區域中分別針對不同光學波段進行二級光譜的抑制；其中：?

集成濾光片劃分的區域數n的確定方法如下：?

n＝[log₂(λ_L/λ_S)]+1?

式中：λ_L和λ_S分別為光譜波段的最長波長和最短波長；[]為取整符號；?

各幾何區域二級光譜的抑制譜段劃分確定方法如下：?

第1區域譜段波長范圍：λ_L～λ₁，λ₁≤2λ_L；?

第2區域譜段波長范圍：λ₁～λ₂，λ₂≤2λ₁；?

……?

第n-1區域譜段波長范圍：λ_n-2～λ_n-1，λ_n-1≤2λ_n-2；?