[發明專利]一種寬視場大孔徑空間外差干涉成像光譜儀

有效

• 申請號: 201810124459.0
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108362381B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 才啟勝;相里斌;黃旻;呂群波;趙寶瑋;韓煒;錢路路;劉怡軒;路向寧
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G01J3/45
• 分類號: G01J3/45;G01J3/02
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

1.一種寬視場大孔徑空間外差干涉成像光譜儀，其特征在于，包括：準直鏡、橫向剪切干涉儀、成像鏡、探測器和數據處理系統；所述橫向剪切干涉儀包括：分束器，第一與第二平面反射鏡，一對平行光柵以及平行平板；

物面上的某點發出的光經過準直鏡準直后成為平行光進入橫向剪切干涉儀中，分束器將平行光分為逆時針傳播的透射光和順時針傳播的反射光兩路；透射光射向第一平面反射鏡，反射光射向第二平面反射鏡，透射光經第一平面反射鏡反射至第二平面反射鏡后從分束器透射而出，反射光經第二平面反射鏡反射至第一平面反射鏡后從分束器反射而出；其中，平行平板設置在分束器與第一平面反射鏡的光路上、分束器與第二平面反射鏡的光路上，或者第一與第二平面反射鏡的光路上；一對平行光柵設置在分束器與第一平面反射鏡的光路上、分束器與第二平面反射鏡的光路上，或者第一與第二平面反射鏡的光路上；

兩路光從橫向剪切干涉儀平行出射，產生了一個橫向剪切量，經過成像鏡后在探測器上得到受干涉強度調制的目標點強度信息，探測器的不同位置處得到不同地物目標點的不同光程差信息，通過推掃成像和干涉圖提取可以得到目標的完整干涉信息，最終由數據處理系統進行光譜復原從而復原出原始光譜信息；

將一對平行光柵與平行平板均依次設置于第一與第二平面反射鏡的光路上；

一對平行光柵由兩個平行放置的光柵組成，兩個光柵刻線密度相同，且刻線方向垂直于紙面；光線經過平行光柵對后，出射方向不變，僅產生橫向偏移，不同波數的光的衍射角不同，從而使得不同波數的光具有不同的橫向剪切量；

平行平板，用于補償平行光柵對引入的橫向剪切量隨入射視場的變化，在設定的超過一定寬度的視場范圍內，干涉圖的頻率只與入射光波數相關，用傅里葉變換能夠復原出原始光譜信息。

2.根據權利要求1所述的一種寬視場大孔徑空間外差干涉成像光譜儀，其特征在于，從橫向剪切干涉儀出射的光所產生的橫向剪切量由三部分組成：一對平行光柵引入的橫向剪切量、平行平板引入的橫向剪切量，以及第一反射鏡偏離第二反射鏡關于分束器的鏡像位置處所引入的橫向剪切量。

3.根據權利要求2所述的一種寬視場大孔徑空間外差干涉成像光譜儀，其特征在于，一對平行光柵引入的橫向剪切量的計算公式為：

式中，b_g為平行光柵對的間距，α為入射視場角為ω的光線在一對平行光柵上的入射角，β為衍射角；

衍射角β由光柵方程確定：

式中，m為衍射級數，g為光柵刻線密度，σ為入射光波數；

結合上面兩個式子，得到：

將反射光經過一對平行光柵產生的橫向剪切量記為h_g1，將透射光經過一對平行光柵產生的橫向剪切量記為h_g2。

4.根據權利要求2所述的一種寬視場大孔徑空間外差干涉成像光譜儀，其特征在于，平行平板引入的橫向剪切量的計算公式為：

式中，b_p為平行平板的厚度，θ為入射視場角為ω的光線在平行平板上的入射角，φ為光線在平行平板內的折射角，折射角φ由折射定律確定：

式中，n為平行平板材料的折射率；

結合上面兩個式子，得到：

將反射光經過平行平板產生的橫向剪切量記為h_p1，將透射光經過平行平板產生的橫向剪切量記為h_p2。