動鏡偏振干涉傅里葉變換成像光譜儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種動鏡偏振干涉傅里葉變換成像光譜儀，包括依光路設(shè)置的起偏器(1)、第一Wollaton棱鏡(2)、第二Wollaton棱鏡(3)、檢偏器(4)、傅里葉透鏡(5)和焦平面探測器(6)。兩塊棱鏡厚度相等、楔角相等、主截面相互垂直。經(jīng)過第一棱鏡(2)的光出射時被橫向剪切成偏振方向相互垂直的兩束光。本發(fā)明提供的成像光譜儀的FPA6上每一像點的光程差都隨動鏡變化即隨時間變化，因此它應(yīng)歸類于時間調(diào)制型干涉系統(tǒng)。它的優(yōu)點在于可以獲得較大的光程差，即較高的光譜分辨率。
【專利說明】動鏡偏振干涉傅里葉變換成像光譜儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于光譜成像的儀器，尤其涉及一種動鏡偏振干涉傅里葉變換成像光譜儀，屬于光譜成像領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]傅里葉變換光譜技術(shù)，或簡稱為傅里葉光譜技術(shù)，可以追溯到1880年發(fā)明的邁克爾遜(Michelson)干涉儀；雖然該發(fā)明的初衷是用于真空中光速的測量，但是它具備了現(xiàn)代傅里葉變換光譜儀的基本結(jié)構(gòu)。1891年邁克爾遜明確指出，在雙光束干涉儀的接收面上，由光程差變化引起的干涉強度變化等于被測光譜的傅里葉變換，從而奠定了現(xiàn)代傅里葉變換光譜儀的理論基礎(chǔ)。在隨后發(fā)展歷程中，盡管傅里葉光譜技術(shù)的很多優(yōu)點被人們揭示出來，但是由于高分辨率傅里葉變換光譜反演過程所需要的計算量非常大，因此直到20世紀(jì)后半葉，傅里葉光譜技術(shù)才隨著數(shù)字計算機技術(shù)的發(fā)展逐步占據(jù)光譜技術(shù)、尤其是紅外光譜測量領(lǐng)域的重要地位。特別是在1965年，J.ff.Cooley和J.W.Tukey發(fā)明了快速傅里葉變換(FFT)算法并且把它應(yīng)用于干涉光譜儀上，從而使高分辨率傅里葉變換光譜反演所需要的計算時間大大縮短，也使得傅里葉變換光譜測量技術(shù)的廣泛應(yīng)用成為現(xiàn)實。
[0003]傅里葉光譜技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)不僅僅停留在針對簡單的點光源或面光源的光譜測量。為了滿足各種應(yīng)用場合的需要，具有成像、高靈敏度、快速、寬譜段、高穩(wěn)定性等功能或特點的傅里葉光譜技術(shù)也得到發(fā)展。雖然傅里葉變換光譜儀FTS(Fourier TransformSpectrometers)早在20世紀(jì)60年代就逐步進入實用化，但傅里葉變換成像光譜儀FTIS (Fourier Transform Imaging Spectrometers)的概念直到 20 世紀(jì) 90 年代初才隨著遙感成像光譜技術(shù)的發(fā)展而被提出，并得到大力發(fā)展。因此可以認(rèn)為傅里葉光譜技術(shù)仍然是一門年輕的科學(xué)。成像光譜技術(shù)是70年代末首先在美國提出并發(fā)展起來的，它具有圖像和光譜合一的特點，其信息的分析處理集中于在光譜維上進行圖像信息的展開和定理分析。在遙感領(lǐng)域，各國都將干涉型成像光譜技術(shù)作為重點發(fā)展方向。
[0004]傅里葉變換成像光譜儀在很多文獻中又被稱作成像干涉儀(imaginginterferometer)。按掃描原理劃分，目前的傅里葉變換成像光譜儀大致可以劃分為時間調(diào)制型(Temporarily Modulated)和空間調(diào)制型(Spatially Modulated)兩大類。其中時間調(diào)制型需要安裝動鏡，光程差的變化受到一定的限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決好現(xiàn)有技術(shù)的問題，彌補現(xiàn)有目前市場上現(xiàn)有產(chǎn)品的不足。
[0006]本發(fā)明提供了一種動鏡偏振干涉傅里葉變換成像光譜儀，包括依光路設(shè)置的起偏器、第一棱鏡、第二棱鏡、檢偏器、傅里葉透鏡和焦平面探測器。
[0007]優(yōu)選的，上述第一棱鏡和第二棱鏡均為Wollaton棱鏡，且兩塊棱鏡厚度相等、楔角相等、主截面相互垂直。
[0008]優(yōu)選的，上述第一棱鏡使入射光產(chǎn)生角度剪切。
[0009]優(yōu)選的，上述經(jīng)過第一棱鏡的光出射時被橫向剪切成偏振方向相互垂直的兩束光。
[0010]優(yōu)選的，上述經(jīng)過橫向剪切后的兩束光經(jīng)過所述檢偏器后振動方向相同。
[0011]本發(fā)明提供的成像光譜儀的FPA6上每一像點的光程差都隨動鏡變化即隨時間變化，因此它應(yīng)歸類于時間調(diào)制型干涉系統(tǒng)。它的優(yōu)點在于可以獲得較大的光程差，即較高的光譜分辨率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明偏振干涉光程差的計算原理圖。
[0014]附圖標(biāo)記:1_起偏器；2_第一棱鏡；3_第二棱鏡；4_檢偏器；5_傅里葉透鏡；6-焦平面探測器。

【具體實施方式】
[0015]為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0016]本發(fā)明的動鏡偏振干涉傅里葉變換成像光譜儀具體如圖1所示，光譜儀包括依光路設(shè)置的起偏器1、第一棱鏡2、第二棱鏡3、檢偏器4、傅里葉透鏡5和焦平面探測器6。第一棱鏡2和第二棱鏡3均為Wollaton棱鏡，且兩塊棱鏡厚度相等、楔角相等、主截面相互垂直。第一棱鏡2使入射光產(chǎn)生角度剪切。經(jīng)過第一棱鏡2的光出射時被橫向剪切成偏振方向相互垂直的兩束光。經(jīng)過橫向剪切后的兩束光經(jīng)過所述檢偏器4后振動方向相同。
[0017]本發(fā)明的光路原理，它采用了兩塊厚度相等、楔角相等、主截面相互垂直的Wollaton棱鏡。第一棱鏡(Wollaston) 2可以使入射光產(chǎn)生角度剪切。由Wollaton棱鏡出射的被橫向剪切的兩束光分別為ο光和e光,它們的偏振方向相互垂直,經(jīng)過檢偏器后振動方向相同，再經(jīng)傅里葉透鏡(FTL) 5聚焦到FPA6上產(chǎn)生干涉。此系統(tǒng)的干涉圖案疊加在被測目標(biāo)的圖像上，類似于動鏡邁克爾遜時間調(diào)制干涉成像系統(tǒng)的情況。
[0018]當(dāng)光線垂直入射(i = O)時，即軸上光束，其光程差為:
[0019]I = 2 (ne_n0) Xtan θ Xx (I)
[0020]其中，X為入射光對光軸的中心偏移量，Θ為Wollaston棱鏡的楔角。
[0021]當(dāng)光線以角度i入射時，即軸外光束，其光程差為:
% t
[0022]?玟一
2?Λ(2)
[0023]其中，α為入射面與第一塊晶體的主平面的夾角。參照圖1，當(dāng)i很小時有:.,ξ
[0024]i 海 Stay' =
J(3)
[0025]把⑵式帶入⑴式，得到

【權(quán)利要求】
1.一種動鏡偏振干涉傅里葉變換成像光譜儀，其特征在于:所述光譜儀包括依光路設(shè)置的起偏器(I)、第一棱鏡(2)、第二棱鏡(3)、檢偏器(4)、傅里葉透鏡(5)和焦平面探測器(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動鏡偏振干涉傅里葉變換成像光譜儀，其特征在于:所述第一棱鏡(2)和第二棱鏡(3)均為Wollaton棱鏡，且兩塊棱鏡厚度相等、楔角相等、主截面相互垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動鏡偏振干涉傅里葉變換成像光譜儀，其特征在于:所述第一棱鏡(2)使入射光產(chǎn)生角度剪切。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動鏡偏振干涉傅里葉變換成像光譜儀，其特征在于:所述經(jīng)過第一棱鏡(2)的光出射時被橫向剪切成偏振方向相互垂直的兩束光。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動鏡偏振干涉傅里葉變換成像光譜儀，其特征在于:所述經(jīng)過橫向剪切后的兩束光經(jīng)過所述檢偏器(4)后振動方向相同。
【文檔編號】G02B26/00GK104165695SQ201410378503
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】卓朝旦 申請人:奉化市宇創(chuàng)產(chǎn)品設(shè)計有限公司