[发明专利]一种双滤波横向剪切干涉仪及基于其的光谱成像方法

权利要求书

1.一种双滤波横向剪切干涉仪，其特征在于：包括沿光路依次设置的前置光学准直系统(1)、第一偏振器(2)、第一声光可调谐滤波器(3)、第二声光可调谐滤波器(4)、第二偏振器(5)、傅里叶变换成像物镜(6)及光电探测器(7)；

前置光学准直系统(1)置于光路最前端，光电探测器(7)位于傅里叶变换成像物镜(6)的像面上；

远场目标光经前置光学准直系统(1)后被第一偏振器(2)起偏后形成的线偏振光；

该线偏振光入射至第一声光可调谐滤波器(3)，通过调节超声驱动频率的大小和强度使得该线偏振光与超声波在第一声光可调谐滤波器(3)内发生声光互作用，声光互作用后，从第一声光可调谐滤波器(3)输出带有夹角的第一0级透射光(31)与第一+1级衍射光(32)，且第一0级透射光(31)与第一+1级衍射光(32)的偏振方向相互垂直；第一0级透射光(31)与第一+1级衍射光(32)入射到第二声光可调谐滤波器(4)上，且第一0级透射光(31)的入射方向垂直第二声光可调谐滤波器(4)的声光介质表面；第一0级透射光(31)与超声波射频驱动器发出的超声波在第二声光可调谐滤波器(4)内又一次发生声光互作用，输出第二0级透射光(41)与第二+1级衍射光(42)；第一+1级衍射光(32)与超声波射频驱动器发出的超声波在第二声光可调谐滤波器(4)内会产生动量失配，也会发生部分声光互作用，输出第三+1级衍射光(43)与-1级衍射光(44)；从第二声光可调谐滤波器(4)输出四束光，分别为第二0级透射光(41)、第二+1级衍射光(42)、第三+1级衍射光(43)以及-1级衍射光(44)；第二+1级衍射光(42)和第三+1级衍射光(43)透过第二偏振器(5)；输出的第二+1级衍射光(42)和第三+1级衍射光(43)带有横向剪切量s；带有横向剪切量s的第二+1级衍射光(42)和第三+1级衍射光(43)被傅里叶变化成像物镜(6)聚焦在光电探测器(7)的靶面上。

2.根据权利要求1所述的双滤波横向剪切干涉仪，其特征在于：所述第一声光可调谐滤波器(3)和第二声光可调谐滤波器(4)的各项性能参数均相同；分别接收超声波驱动器发出频率相同的超声波。

3.根据权利要求2所述的双滤波横向剪切干涉仪，其特征在于：所述第一偏振器(2)与第二偏振器(5)为线偏振片，格兰-泰勒偏振棱镜或布儒斯特棱镜。

4.根据权利要求3所述的双滤波横向剪切干涉仪，其特征在于：所述第一偏振器(2)与第二偏振器(5)的偏振方向相互垂直。

5.一种基于权利要求1至4任一所述双滤波横向剪切干涉仪的光谱成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、前置光学准直系统对远场目标光进行收集、准直；

步骤2、准直光经过第一偏振器后形成线偏振光；

步骤3、线偏振光垂直入射到第一声光可调谐滤波器的声光介质上；

步骤4、通过计算机控制超声波驱动器，发出超声波作用于第一声光可调谐滤波器，线偏振光与超声波在满足动量匹配的条件下，在第一声光可调谐滤波器声光介质内发生声光互作用产生第一+1级衍射光与第一0级透射光；

步骤5、在第一声光可调谐滤波器内产生的第一+1级衍射光与第一0级透射光进入第二声光可调谐滤波器内，并使第一0级透射光与第二声光可调谐滤波器的声光介质表面垂直；

步骤6、通过计算机控制超声波驱动器，发出与步骤4中频率相同的超声波作用于第二声光可调谐滤波器，第一0级透射光与超声波驱动器发射的超声波在满足动量匹配的条件下，在第二声光可调谐滤波器的声光介质内又一次发生声光互作用，并产生第二0级透射光与相应的第二+1级衍射光；

步骤7、来自第一声光可调谐滤波器的第一+1级衍射光与超声波驱动器发射的超声波在第二声光可调谐滤波器内产生部分动量失配，同时产生声光互作用，并输出第三+1级衍射光与-1级衍射光；

步骤8、从第二声光可调谐滤波器输出第二0级透射光和-1级衍射光的偏振方向与第二偏振器的偏振方向相互垂直，输出的第二+1级衍射光和第三+1级衍射光的偏振方向与第二偏振器的偏振方向相互平行，第二+1级衍射光和第三+1级衍射光透过第二偏振器；

步骤9、第二+1级衍射光和第三+1级衍射光形成一个横向剪切量s；

步骤10、带有横向剪切量s的第二+1级衍射光和第三+1级衍射光被傅里叶变换成像物镜聚焦在探测器靶面上形成带干涉调制的目标景物图像；

步骤11、通过数据处理、傅里叶变换得到目标的光谱信息。