[实用新型]高灵敏度变光谱系统

说明书

本专利公开一种高灵敏度变光谱系统，该高灵敏度变光谱技术包括普通光学镜头、滤光片、控温系统和光电转换器件，其中，滤光片和控温系统组成了光谱控制系统，通过控温系统对窄带滤光片的温度进行变温控制，实现变光谱技术。该变光谱技术具有原理简单、操作容易、精度高等优点。

技术领域

本专利属于成像光谱仪领域，具体涉及一种高灵敏度变光谱系统。

背景技术

多光谱和高光谱相机是空间光学遥感领域的重要仪器。多光谱和高光谱相机与普通相机的重要区别在于其光谱通道数、以及光谱的获得方式。多光谱和高光谱的相机的光谱获得方式主要包括多种方式，比如视场分光、平行平板分色片通道分光、棱镜分光、光栅分光、滤光轮、迈克尔逊傅里叶变换光谱仪等等。各种方式都有其有缺点，和特定的应用方向。

本专利公开一种新型光谱仪，采取一种新的光谱控制和获得方法，该方法具有原理简单、操作容易、精度高等优点，为多光谱和高光谱相机的设计提供一种新的设计思路。

发明内容

本专利发明一种高精度滤光片变温光谱仪，如图1所示，该光谱仪包括普通光学镜头1、光谱控制系统2和光电转换器件3。普通光学镜头的作用是收集全工作谱段的物方信息，并将其汇聚；光谱控制系统由滤光片2.1和控温系统2.2组成，通过控温系统对滤光片的温度进行变温控制，实现滤光片的工作光谱变化，其中滤光片放置在成像光路中，起到工作光谱选择的作用，可放置在普通光学镜头之后，也可放置在普通光学镜头之前，或者是普通光学镜头的组成部分；光电转换器件放置在普通光学镜头和滤光片组成的光学系统的像平面的位置，将光信息转换成电信息。

该高精度滤光片变温光谱仪核心技术是光谱控制系统，该系统利用光学材料折射率随温度变化的特性，通过控制滤光片温度，改变材料折射率，进而改变滤光片的工作谱段的中心和工作带宽。为了获得宽的工作光谱范围，需要滤光片在较大温度范围内变化，包括高温和低温，低温一般低至零下，比如-173℃。为了适应滤光片大温度变化范围内光谱工作特性，需要针对性的设计光谱控制系统，其中包括建立真空环境，从而将滤光片放置于真空环境下控温，减小空气热交换，保证滤光片温度变化范围和变温速率等特性，避免滤光片温度置于低温环境下后表面结霜，保证滤光片的光谱工作带宽内透光性能。简易的光谱控制系统如图2所示。

附图说明

图1是新型光谱仪结构图，其中：(1)—普通光学镜头、(2)—光谱控制系，(3)—光电转换器件。

图2是新型光谱控制系统图，其中(2.3)—光学窗口，(2.4)—出光窗口， (2.1)—滤光片。

图3是新型红外光谱仪结构图，其中：(2.2)—控温系统。

图4是工作光谱随温度场的变化情况图。

具体实施方式

根据某一应用需要，设计红外光谱仪。如图3所示，该光谱仪包括红外光学镜头和杜瓦组件，其中，杜瓦部件包括光学窗口、光谱控制系统和光电转换器件，其中，光谱控制系统由滤光片和控温系统组成，光电转换器件为面阵探测器。任意时刻的光谱带宽为0.3um，中心波长随温度变化，滤光片温度场每变化1K，中心波长变化0.465nm，从293K变化至80K，光谱中心波长自2.25um，变化至2.151um，平移99nm，如图4所示。该种光谱控制方式，其光谱变化精度可以达到0.5nm，对高精度工作光谱的选择具有重要应用意义。