[发明专利]基于多级微反射镜的成像光谱仪及制作方法

权利要求书

1.基于多级微反射镜的成像光谱仪，包括前置成像系统（1）、干涉系统（2）、后置成像系统（3）和红外CCD（4）；其特征是，所述干涉系统（2）包括多级阶梯微反射镜（7）片状分束器（6）、补偿板（8）和平面反射镜（5）；目标物体发出的光经前置成像系统（1）和片状分束器（6）后，形成两束光，一束光经片状分束器（6）反射至平面反射镜（5）上成像为第一像点，另一束光经片状分束器（6）透射后经补偿板（8）在多级阶梯微反射镜的某个阶梯反射面上成像为第二像点； 

所述第一像点的光经片状分束器（6）透射至后置成像系统（3）成像，第二像点的光经补偿板（8）至片状分束器（6）反射后，在后置成像系统（3）成像，所述后置成像系统（3）的像由红外CCD（4）接收。 

所述设定多级阶梯微反射镜（7）的阶梯高度为d，在第n个阶梯反射面所对应的视场角范围内，目标物体在第n个阶梯微反射面所成的像与目标物体在第n个阶梯反射面的镜像位置所成的虚像之间的光程差，用公式一表示为： 

公式一、δ＝2nd； 

设定多级阶梯微反射镜（7）的反射面宽度为a，红外成像光谱仪的飞行高度为H，前置成像系统（1）的焦距为f'，则相邻像点间的距离为a，获得相邻目标物体点间的距离用公式二表示为： 

公式二、Δh＝Ha/f'； 

设定多级阶梯微反射镜（7）的对角线长度为h，前置成像系统（1）的视场角为：

2.根据权利要求1所述的基于多级微反射镜的成像光谱仪，其特征在于，所述片状分束器（6）的一面镀红外半反半透膜，另一面镀红外增透膜；所述补偿板（8）的两面分别镀红外增透膜。 

3.基于多级微反射镜的成像光谱仪的制作方法，其特征是，该方法由以下步骤实现： 

步骤一、制作该成像光谱仪的基底，选取铝、铜、钛、不锈钢或硅作为基底材料，并对上表面进行抛光处理； 

步骤二、以步骤一中抛光处理后的基底的中心位置作为片状分束器(6)半反半透面的中心位置，利用片状分束器(6)和补偿板(8)的折射率和厚度数据对四个光轴基准线的相对位置及光学元件微型调节机构位置进行计算，片状分束器和补偿板的厚度为t，折射率为n，则第一光轴相对于分束器后表面的偏移距离l₁为 

第二光轴相对于分束器后面表的偏移距离l₂为： 

第三光轴相对于分束器后面表的偏移距离l₃为： 

第四光轴相对于分束器后表面的偏移距离l₄为： 

根据计算结果在基底采用MOEMS技术的光刻与腐蚀工艺制作四个光轴的参考基准线以及光学元件的微型调节机构； 

具体为：制作四个光轴的参考基准线，分别为前置成像系统所在的第一光轴参考基准线(13)，多级阶梯微反射镜所在的第二光轴参考基准线(14)，平面反射镜(5)所在的第三光轴参考基准线(15)和后置成像系统所在的第四光轴参考基准线(16)，然后在基底的中心位置制作状分束器的微型调节机构(17)，在第三光轴参考基准线(15)制作补偿板的微型调节机构(18)，在第二光轴基准参考线上制作多级阶梯微反射镜的微型调节机构(20)，在第三光轴参考基准线(15)上制作平面反射镜的微型调节机构(22)，在第一光轴上制作前置成像系统的微型调节机构(23)，在第四光轴参考基准线上制作后置成像系统的微型调节机构(24)和红外探测器的微型调节机构(25)。 

步骤三、在基底的四周与四个光轴的参考基准线垂直的位置分别放置四个激光器，使激光光束与所述四个光轴的参考基准线重合，调节激光器的高度至器件的中心高度； 

步骤四、将片状分束器(6)安装在片状分束器的微型调节机构(17)上，将补偿板(8)安装在补偿板的微型调节机构(18)上；采用四个光轴基准线上相对应的激光光束对片状分束器(6)和补偿板(8)进行精密调节： 

具体过程为：通过在第四激光器(12)的前面固定白屏(19)，采用白屏(19)和第一激光器(9)调节片状分束器(6)的位置和角度，固定片状分束器(6)；将白屏(19)移至第二激光器(10)前固定，通过白屏(19)和第二激光器(10)固定补偿板(8)； 

步骤五、将多级阶梯微反射镜(7)安装在多级阶梯微反射镜的微型调节机构(20)上，采用第三激光器(11)及其前面的光阑(21)对多级阶梯微反射镜(7)进行调节，当多级阶梯微反射镜(7)反射的光通过光阑(21)的小孔时，固定多级阶梯微反射镜(7)；固定多级阶梯微反射镜(7)；将光阑(21)移至第四激光器(21)的前面，当平面反射镜(5)反射的光通过光阑(21)的小孔中心时，固定平面反射镜(5)； 

步骤六、将前置成像系统(1)安装到前置成像系统的微型调节机构(23)上，将光阑(21)移至第一激光器(9)前面，采用激光光源以及光阑(21)对前置成像系统(1)进行调节，当前置成像系统(1)反射的光通过光阑(21)小孔中心时，固定前置成像系统(1)；将后置成像系统(3)安装到后置成像系统的微型调节机构(24)上，将光阑(21)移至第四激光器(12)前面，当后置成像系统(3)反射的光通过光阑(21)的小孔时，固定后置成像系统。 

步骤七、将四个激光器和光阑(21)去除，将红外CCD(4)安装到红外探测器的微型调节机构(25)上，调节红外CCD探测器(4)的位置，当在红外CCD探测器上(4)清晰的获得多级阶梯微反射镜(7)和平面反射镜(5)的像时固定红外CCD(4)，制作完成。