[發明專利]一種W型共光路時間調制干涉光譜成像裝置及方法

有效

• 申請號: 202210659167.3
• 申請日: 2022-06-13
• 公開（公告）號: CN114739512B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 龔威;魏儒義;趙江南;吳瓊水;馬昕;田猛;雷俊鋒
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/45;G01J3/02;G01J3/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡琦旖

本發明屬于光學技術領域，公開了一種W型共光路時間調制干涉光譜成像裝置及方法。本發明中W型共光路干涉儀采用共光路設計且為非對稱結構，通過在W型共光路干涉儀中設置用于產生隨時間變化的光程差的動鏡掃描機構，使W型共光路時間調制干涉光譜成像裝置的工作模式為時間調制工作模式。本發明提出了一種全新的W型共光路干涉分光模式和時間調制型干涉光譜成像技術，使得時間調制干涉光譜成像裝置既能克服穩定性差的問題，又能保持原有的優勢。

技術領域

本發明屬于光學技術領域，更具體地，涉及一種W型共光路時間調制干涉光譜成像裝置及方法。

背景技術

干涉光譜（成像）技術基于干涉型分光技術原理，是光學檢測技術與光譜（成像）技術中的一種重要的技術類型。已出現的干涉光譜（成像）技術主要有三種：一種是基于邁克爾遜干涉儀的時間調制型（動態）；一種是基于橫向剪切干涉儀的空間調制型（靜態）；另一種同樣是基于橫向剪切干涉儀的時空聯合調制型（靜態）。

其中，時間調制型干涉光譜（成像）儀通過邁克爾遜干涉儀中動鏡的運動產生變化的光程差，對獲取的不同光程差處的干涉條紋進行傅里葉變換得到光譜信息。這種技術光通量高、信噪比高，特別是光譜分辨率可以依靠動鏡的直線運動產生很大的光程差而做到很高，可遠遠超過目前任何其他種光譜探測技術。時間調制型干涉光譜（成像）儀皆工作于凝視觀測模式，即需要儀器內部動鏡的掃描積分獲取不同時刻下的干涉圖。然而，當前所有的時間調制干涉光譜（成像）技術存在一個主要問題，即穩定性差，環境適應能力和抗干擾能力低。這是由當前的時間調制干涉分光技術本身所決定的，即都采用了非共光路干涉分光類型（以邁克爾遜干涉分光為代表）。非共光路干涉分光技術的主要優點在于光程可以做到相對較短，其干涉儀由其分束器分出的兩個臂是分開的，光束在兩個臂中分別行進，根據臂長的不同則兩臂中的光程可以不同，即可產生所需的光程差。但形成的干涉儀往往因熱力學變形和環境變化作用到獨立兩臂而產生不同，而使得干涉條紋不穩定。如何克服時間調制干涉光譜（成像）儀穩定性差的問題，同時保持原有的高通量、高信噪比、低雜散光等優勢，是本領域需要解決的一個問題。

發明內容

本發明通過提供一種W型共光路時間調制干涉光譜成像裝置及方法，解決現有技術中時間調制型干涉光譜成像裝置的穩定性較差的問題。

本發明提供一種W型共光路時間調制干涉光譜成像裝置，包括：W型共光路干涉儀，所述W型共光路干涉儀中設置有動鏡掃描機構，所述動鏡掃描機構用于產生隨時間變化的光程差，所述W型共光路干涉儀采用共光路設計且為非對稱結構，所述W型共光路時間調制干涉光譜成像裝置的工作模式為時間調制工作模式。

優選的，所述W型共光路干涉儀包括分束器、第一平面反射鏡、第一反射元件、第二反射元件、第一光程調節組件和第二光程調節組件；所述第一反射元件和所述第二反射元件非對稱設置在所述分束器的兩側，所述第一平面反射鏡相對于所述分束器垂直設置；所述第一光程調節組件和所述第二光程調節組件組合構成所述動鏡掃描機構，所述第一光程調節組件和所述第二光程調節組件分別置于干涉儀的兩臂中，兩臂分別產生第一光程和第二光程，所述第一光程和所述第二光程組合形成零光程差附近周期變化的光程差；目標光入射至所述W型共光路干涉儀，經所述分束器后分成第一透射光束和第一反射光束；所述第一透射光束依次經所述第一平面反射鏡、所述第一反射元件、所述第一平面反射鏡、所述第二反射元件、所述第一平面反射鏡后再次返回至所述分束器，并經所述分束器分成第二透射光束和第二反射光束；所述第一光程調節組件設置在所述第一透射光束從所述分束器透射后至再次返回至所述分束器光路的任意位置；所述第一反射光束依次經所述第一平面反射鏡、所述第二反射元件、所述第一平面反射鏡、所述第一反射元件、所述第一平面反射鏡后再次返回至所述分束器，并經所述分束器分成第三透射光束和第三反射光束；所述第二光程調節組件設置在所述第一反射光束從所述分束器反射后至再次返回至所述分束器光路的任意位置；所述第二反射光束和所述第三透射光束沿第一方向出射，所述第二透射光束和所述第三反射光束沿第二方向出射。

優選的，所述第一反射元件、所述第二反射元件均采用角反射鏡，或者，所述第一反射元件、所述第二反射元件均采用平面反射鏡。