[發明專利]基于帶通采樣技術的干涉光譜系統及目標光譜信息獲取方法

有效

• 申請號: 202010838125.7
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112129409B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 李思遠;田飛飛;王鵬沖;張宏建;張周鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J3/45
• 分類號: G01J3/45
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王凱敏

1.一種基于帶通采樣技術的干涉光譜系統，其特征在于：包括沿光路依次設置的前置光學系統(1)、孔徑為1mm以下的小孔(2)、準直鏡組(3)、色散單元(4)、干涉儀單元(5)和光電探測器(6)；

前置光學系統(1)用于將目標波前聚集于所述小孔(2)；

準直鏡組(3)用于對從所述小孔(2)出射的目標波前進行準直；

色散單元(4)用于將準直后的目標波前進行色散和平行化，使目標波前按波長函數依次排列；

干涉儀單元(5)用于對色散單元(4)輸出的目標波前進行干涉調制；

光電探測器(6)用于探測干涉儀單元(5)輸出的干涉圖；

色散單元(4)包括第一光柵(41)和第二光柵(42)；第一光柵(41)位于準直鏡組(3)的輸出光路上，第二光柵(42)位于第一光柵(41)的輸出光路上；第一光柵(41)、第二光柵(42)為指標相同的閃耀光柵，第一光柵(41)與第二光柵(42)平行錯位放置，第一光柵(41)的工作面與第二光柵(42)的工作面相互平行。

2.根據權利要求1所述的基于帶通采樣技術的干涉光譜系統，其特征在于：干涉儀單元(5)包括分束器(51)、補償器(52)、第一平面反射鏡(53)、第二平面反射鏡(54)和調制器(55)；調制器(55)和第二平面反射鏡(54)沿分束器(51)的反射光路依次設置；補償器(52)和第一平面反射鏡(53)沿分束器(51)的透射光路依次設置。

3.根據權利要求2所述的基于帶通采樣技術的干涉光譜系統，其特征在于：調制器(55)由一對反向相對設置的楔角板組成。

4.根據權利要求1所述的基于帶通采樣技術的干涉光譜系統，其特征在于：干涉儀單元(5)包括分束器(51)、補償器(52)、第一平面反射鏡(53)、第二平面反射鏡(54)；第二平面反射鏡(54)設置在分束器(51)的反射光路上；補償器(52)和第一平面反射鏡(53)沿分束器(51)的透射光路依次設置；第一平面反射鏡(53)和第二平面反射鏡(54)中至少有一個能夠沿其所在光軸移動。

5.基于帶通采樣技術的目標光譜信息獲取方法，其特征在于,包括以下步驟：

步驟1：將目標波前匯聚至小孔；

步驟2：對從小孔出射的目標波前進行準直；

步驟3：利用色散單元對準直后的目標波前先進行色散再進行平行化，使目標波前按波長函數依次排列，此時的目標波前為頻域的一個寬帶信號；步驟4：利用干涉儀單元對所述寬帶信號進行干涉調制；

步驟5：根據帶通采樣技術要求，選擇合適的采樣間隔進行干涉圖采樣，采集不同光程差的干涉圖信息，從而獲得寬帶信號對應的全譜段干涉圖序列；

步驟6：將步驟5得到的寬帶信號對應的全譜段干涉圖序列等間距分割為多個窄帶信號對應的子干涉圖序列；

步驟7：對各個窄帶信號對應的子干涉圖序列均依次通過暗電平去除、非均勻性校正、直流基線去除、切趾等數據處理和傅里葉逆變換，獲得各個窄帶信號對應的光譜分布，然后按波長依次疊加各個窄帶信號對應的光譜分布可得探測目標所對應的光譜分布。

6.根據權利要求5所述的基于帶通采樣技術的目標光譜信息獲取方法，其特征在于：步驟5中所述的合適的采樣間隔是按照下述方法確定的：

A.假定要根據步驟6等間距分割得到的各個窄帶信號進行采樣，則按照下述公式每個窄帶信號可得到一組可接受的采樣間隔；

其中：Δx為各個窄帶信號對應的子干涉圖的采樣間隔；ν_max為所測量窄波段光譜的最高波數，ν_min為所測量窄波段光譜的最低波數；[·]表示向下取整；

B.綜合分析考慮各個窄帶信號可接受的采樣間隔，選擇一個所有窄帶信號均可接受的公共采樣間隔作為探測器的采樣間隔。