[发明专利]一种双通道大孔径静态干涉成像光谱仪

说明书

本发明公开了一种双通道大孔径静态干涉成像光谱仪，将Sagnac干涉仪中的一个平面反射镜替换为直角反射镜，光线经过直角反射镜反射后，在垂直纸面方向(Z方向)上产生一个偏移量，使经过干涉仪后出射的光线与入射光线偏离开，从而在干涉仪的分束器两端均可进行干涉信息的采集，具有双通道探测的特点。本发明的突出优点是完全利用了入射光能量，提高了系统的能量利用率，可以实现双通道同时探测。

技术领域

本发明涉及光谱成像技术领域，尤其涉及一种双通道大孔径静态干涉成像光谱仪。

背景技术

干涉光谱成像技术通过获取被测目标的干涉强度信息，利用干涉图与光谱图之间的傅里叶变换关系，经过傅里叶变换等数据处理过程复原出目标的光谱信息，因此又称为傅里叶变换光谱成像技术。根据干涉图获取方式的不同，干涉光谱成像技术可以分为时间调制型、空间调制型以及时空联合调制型三种方式。

时间调制型干涉光谱成像技术的干涉图是按时间序列获得的，通过干涉仪系统中动镜的运动，产生随时间变化的光程差，记录不同时刻不同光程差下的干涉强度获取目标的完整干涉图。典型的基于Michelson干涉仪的时间调制型干涉成像光谱仪方案中，通过干涉仪中动镜的移动获取目标的完整光程差干涉信息。由于系统中具有运动部件，干涉光路对运动部件的运动精度要求较高，相比于空间调制型干涉光谱成像技术稳定性较差，但是通过动镜的运动较容易实现大光程差即较高的光谱分辨率。

空间调制型干涉光谱成像技术的干涉图是按空间序列获得的，系统中无运动部件，具有很好的稳定性。空间调制型干涉光谱成像技术的典型分光方案是以Sagnac干涉仪为分光元件或双折射晶体等为分光元件得到空间调制的目标干涉信息并利用面阵探测器进行采集，探测器的不同位置对应同一目标点的不同的光程差，是一种点到面的成像关系，可实现一次成像获取目标的完整干涉信息。

时空联合调制型干涉光谱成像技术实际上是在普通成像系统中加入横向剪切干涉仪，使其获取的目标图像叠加了干涉信息，是一种面到面的成像关系，不同的地物目标点成像在探测器不同位置处，而探测器的不同位置又对应不同的光程差，因此，一次成像可以获取某一目标点的特定光程差干涉信息。通过飞行平台或摆镜对地物的连续推扫成像，可获取该点的完整干涉图，随后再进行傅里叶变换获取光谱信息。时空联合调制型干涉光谱成像技术的特点是系统中无狭缝，而且是面到面的成像关系，系统光通量高，其信噪比高于空间调制型干涉成像光谱仪。

在时空联合调制型干涉光谱成像技术中，有一种方案是基于Sagnac横向剪切干涉仪的大孔径静态干涉光谱成像技术(LASIS)，其原理如图1所示，系统主要包括：准直镜L1、Sagnac横向剪切干涉仪、成像镜L2、探测器D和数据处理系统。LASIS的Sagnac横向剪切干涉仪包括一个分束器BS，两个反射镜M1和M2，其中，反射镜M1与反射镜M2关于分束器的镜像位置M2’的偏移量为a。物面S上的某点发出的光经过准直镜L1准直后成为平行光进入干涉仪中，分束器BS将该平行光分为透射光和反射光两路，透射光先后经过M1和M2反射后回到分束器BS，反射光先后经过M2和M1反射后也回到分束器，两路光在分束器BS汇合后产生一个横向剪切量h，汇合后的光经过分束器后，一半的能量返回入射光路，另一半能量经过成像镜L2汇聚后成像在探测器D上。由于光线经过Sagnac干涉仪后形成具有一定横向剪切量的相干光，不同视场光线的光程差不同，在探测器D上形成叠加了干涉信息的目标图像。通过推扫成像并提取目标点在不同光程差下的完整干涉图，经过傅里叶变换等光谱复原过程后可获取目标的光谱信息。

现有的基于Sagnac干涉仪的大孔径静态干涉光谱成像技术中，光线经过横向剪切干涉仪后有一半的能量原光路返回，一半的能量经成像镜成像后被探测器接收，即探测器能够探测的能量只有入射能量的一半，极大地降低了系统的能量利用率。

发明内容

本发明的目的是提供一种双通道大孔径静态干涉成像光谱仪，可实现入射能量的全部利用和双通道同时探测。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：