[发明专利]一种外差式偏振干涉光谱成像方法及光谱仪

权利要求书

1.一种外差式偏振干涉成像光谱仪，其特征在于，包括：

依次设置的前置镜、准直镜、起偏器、Savart偏光镜、1/4波片、偏振光栅对、检偏器、成像镜、面阵探测器以及数据图像处理系统；

其中，前置镜用于将探测目标成像在视场光阑处，所述视场光阑位于准直镜的前焦平面上；所述探测器位于成像镜的后焦面上；偏振光栅对中的两个偏振光栅的刻线密度相同，且他们的刻线方向和刻线平面均互相平行。

2.根据权利要求1所述的一种外差式偏振干涉成像光谱仪，其特征在于，所述起偏器的偏振化方向在XY平面内且与X、Y轴正向成45°。

3.根据权利要求1所述的一种外差式偏振干涉成像光谱仪，其特征在于，所述Savart偏光镜包括两块厚度为t的单轴晶体，第一块晶体的光轴在XZ平面内且与X、Z轴正向成45°；第二块晶体的光轴在YZ平面内且与Y、Z轴正向成45°。

4.根据权利要求1所述的一种外差式偏振干涉成像光谱仪，其特征在于，所述1/4波片输出的两束平行的左旋偏振光与右旋偏振光经过平行的偏振光栅对后产生间距随波长变化的平行光。

5.一种外差式偏振干涉光谱成像方法，其特征在于，基于权利要求1-4任一项所述的外差式偏振干涉成像光谱仪实现光谱成像，成像过程包括：

利用前置镜将探测目标成像在视场光阑处，所述视场光阑位于准直镜的前焦平面上；目标上某一点发出的光经过前置镜和准直镜后变为平行光入射到起偏器上，平行光经过起偏器后变为线偏振光进入Savart偏光镜，线偏振光经Savart偏光镜处理为振动方向互相垂直且平行于入射方向并具有一定间距的两束线偏振光；

之后，这两束线偏振光经过后1/4波片后变为两束旋转方向相反的圆偏振光，并经由偏振光栅对改变这两束圆偏振光之间的间距，再经过检偏器后变为两束平行相干光；这两束平行相干光束经过成像镜后在探测器上相干叠加，所述探测器位于成像镜的后焦面上，不同的目标点成像在探测器的不同位置处，最终得到叠加了干涉信息的目标图像，经过数据图像处理系统进行数据图像处理，从而复原出目标的光谱信息。

6.根据权利要求5所述的一种外差式偏振干涉光谱成像方法，其特征在于，所述起偏器的偏振化方向在XY平面内且与X、Y轴正向成45°。

7.根据权利要求5所述的一种外差式偏振干涉光谱成像方法，其特征在于，所述Savart偏光镜包括两块厚度为t的单轴晶体，第一块晶体的光轴在XZ平面内且与X、Z轴正向成45°；第二块晶体的光轴在YZ平面内且与Y、Z轴正向成45°；

线偏振光进入Savart偏光镜的第一块晶体后分为o光和e光；o光沿原方向传播，e光发生偏折，之后分开的两束光入射到第二块晶体；原o光变为e光产生偏折，再经过Savart偏光镜的后表面偏折后沿平行于入射方向射出；原e光变为o光偏折后沿平行于入射方向射出；从而使得线偏振光经过Savart偏光镜后变为振动方向互相垂直且平行于入射方向并具有一定间距的两束线偏振光。

8.根据权利要求5所述的一种外差式偏振干涉光谱成像方法，其特征在于，所述经由偏振光栅对改变这两束圆偏振光之间的间距包括：

偏振光栅对记为偏振光栅PG1与偏振光栅PG2；两束圆偏振光分别为右旋偏振光和左旋偏振光；

当右旋偏振光和左旋偏振光经过偏振光栅PG1时分别产生+1级衍射和-1级衍射，不同波长的入射光其衍射角不同；

偏振光栅PG2与偏振光栅PG1的刻线密度相同，且刻线方向和刻线平面均与偏振光栅PG1平行，由于这对平行偏振光栅的作用，光线经过偏振光栅PG2衍射后，其出射方向与入射偏振光栅PG1时的方向相同，从而得到间距随波长变化的平行光束。