[发明专利]一种菲涅尔双面镜干涉成像光谱仪

说明书

技术领域

本发明属于光谱测量技术领域，更具体地说，涉及一种菲涅尔双面镜干涉成像光谱仪。

背景技术

干涉成像光谱仪是上世纪八十年代末发展起来的新型遥感器，较之色散型成像光谱仪，它具有光通量大、通道多及信噪比高等特点，适于对可见和红外弱辐射的探测。时间调制型干涉成像光谱仪存在动镜扫描机构，不适应快速变化光谱的测量，而空间调制型干涉成像光谱仪因实时性好、性能稳定、抗震动能力强等特点，受到高度重视。

从分光光路看，空间调制型干涉成像光谱仪主要有迈克尔逊型、双折射型及三角共路(Sagnac)型。具体讨论如下。

专利名称： 空间调制干涉型计算层析成像光谱仪，专利号CN200510130308.9，申请日： 2005-12-09，属于空间调制迈克尔逊型干涉成像光谱仪。其主要组成结构为前置望远系统、旋转投影器、干涉光学系统、二维焦平面探测器和数据采集处理系统。其不足之处在于，前置光学成像系统到探测器之间，有一个分束器、两块平面镜及一个透镜；其入射能量有近二分之一在第二次经过分束器BS时从左边出射而未能进入到探测器。

专利名称：静态双折射偏振干涉成像光谱仪，专利号CN200710017517.1，申请日2007-03-16，属于双折射型干涉成像光谱仪，由沿入射光方向同轴依次设置的前置望远系统、偏振干涉仪、成像镜组、面阵探测器以及与面阵探测器输出端联接的计算机信号处理系统组成。 其不足之处在于，从入射狭缝到探测器之间，有2个偏光镜，2个格兰泰勒偏光棱镜；其入射能量有近二分之一未能通过起偏器，格兰泰勒偏光棱镜后的o光与e光在经过检偏器时能量再次受到损失。

专利名称：红外静止型高光通量傅立叶变换成像光谱仪，专利号CN200510110243.1，申请日：2005-11-10，属于三角共路型干涉成像光谱仪，它采用三角式光路的像面干涉仪来实现系统的分光，采用面阵探测器件和对地面的推扫完成对地物的成像光谱探测。其不足在于，从入射狭缝到探测器之间，有一块Sagnac棱镜、两个透镜；其入射能量在进入探测器前，有三次需经过Sagnac棱镜的分束面，其中第二次、第三次有近一半的光能损失。

专利名称：采用菲涅尔双面镜的全反射式傅立叶变换成像光谱仪，专利号CN200510055609.X，申请日：2005-03-21，提出了一种新的类型：菲涅尔双面镜型。该系统由光学结构、焦平面探测器及信号采集处理系统组成。光学结构包括反射式前置望远镜、狭缝、反射式准直镜、菲涅尔双面反射镜及反射式柱面镜等部分。其从入射狭缝到探测器之间，有一个反射式准直镜、一个菲涅尔双面镜和一个反射式柱面镜，其不足在于，结构比较复杂。

上述讨论表明：这些空间调制型干涉成像光谱仪包括菲涅尔双面镜型成像光谱仪均存在光路结构较复杂的问题，这一方面增加了光学设计的难度和遥感器的重量，也不同程度地增加了光能的损耗。

发明内容

1.本发明要解决的问题

针对现有技术中空间调制型干涉成像光谱仪包括菲涅尔双面镜型成像光谱仪光路结构复杂的问题，本发明提供了一种光路结构简化，且从入射狭缝到探测器之间只有一块菲涅尔（Fresnel）双面镜干涉成像的光谱仪。 

2.技术方案

本发明的目的是通过如下途径实现的：

一种菲涅尔双面镜干涉成像光谱仪，它包括光学结构、二维探测器和数据采集系统，所述的光学结构包括前置望远镜、入射狭缝和菲涅尔双面镜；所述菲涅尔双面镜包括平面反射镜M1和平面反射镜M2。

在前置望远镜至二维探测器的光路上，依次排列安装有前置望远镜、入射狭缝、菲涅尔双面镜和二维探测器；所述入射狭缝位于前置望远镜的焦平面上；垂直于入射狭缝方向的从入射狭缝出射的光束全部落在菲涅尔双面镜上，菲涅尔双面镜的两个平面反射镜的交接线位于垂直于入射狭缝方向的从入射狭缝出射的光束的正中间。

二维探测器与入射狭缝的方向平行、并与两路反射光相干区域内零光程差所在平面垂直，且所述二维探测器只对两路反射光相干区域内零光程差所在平面的上方或下方的干涉图进行检测；所述二维探测器与数据采集系统连接。

优选地，入射狭缝处S点经菲涅尔双面镜所成的虚像为S1点和S2点，所述二维探测器所在位置与S1点和S2点连线的中垂线垂直。

优选地，所述平面反射镜M1和平面反射镜M2之间的夹角θ的范围为0.1°＜θ≤5° 。