[发明专利]一种傅里叶变换光谱仪及光谱重构方法

权利要求书

1.一种傅里叶变换光谱仪，其特征在于，包括：双闪耀光栅系统和位于所述双闪耀光栅系统的出射光路的空间调制干涉系统，所述双闪耀光栅系统的色散方向与所述空间调制干涉系统的调制方向在横向空间彼此正交，使入射光场被所述双闪耀光栅系统与所述空间调制干涉系统实现正交耦合调制；

所述双闪耀光栅系统用于将所述入射光场的宽带光谱进行分割，形成M个色散开的、按照波长平行排列的窄带切片光束，每个所述窄带切片光束对应一个光谱段，M1；

所述空间调制干涉系统用于实现对每个所述窄带切片光束的并行干涉，形成干涉光场；所述空间调制干涉系统包括置于分束器的反射光路上的平面反射镜和置于所述分束器的透射光路上的多级微反射镜；所述分束器将M个平行传输的所述窄带切片光束按照能量均分为第一光束和第二光束；所述第一光束反射至所述平面反射镜后二次反射回所述分束器，所述第二光束透射至所述多级微反射镜后反射回所述分束器；所述第一光束的反射光和所述第二光束的反射光在所述分束器上进行叠加，形成所述干涉光场；

所述多级微反射镜为具有相同阶梯高度d的阶梯型结构，所述多级微反射镜的阶梯方向与所述双闪耀光栅系统的槽线方向正交，用于对不同中心波长的所述窄带切片光束进行分布式同步相位调制；

阶梯高度d满足如下关系式：

其中，k为任一所述窄带切片光束对应的光谱段的折叠级次，λ_max为该光谱段最大波长，λ_min为该光谱段最小波长。

2.根据权利要求1所述的傅里叶变换光谱仪，其特征在于，所述双闪耀光栅系统包括具有相同周期和相同闪耀角的第一闪耀光栅和第二闪耀光栅；所述第一闪耀光栅与所述第二闪耀光栅反向平行设置，使经所述第一闪耀光栅色散后的不同波长的发散光束反射到所述第二闪耀光栅上，并被所述第二闪耀光栅反射后入射至所述空间调制干涉系统。

3.根据权利要求2所述的傅里叶变换光谱仪，其特征在于，所述第一闪耀光栅用于将所述宽带光谱按照波长的顺序进行光谱色散；所述第二闪耀光栅用于将色散后的所述发散光束进行准直，形成M个平行传输的所述窄带切片光束。

4.根据权利要求1所述的傅里叶变换光谱仪，其特征在于，所述傅里叶变换光谱仪还包括置于所述双闪耀光栅系统的入射光路中的准直镜、依次置于所述平面反射镜出射光路的缩束系统和面阵探测器；

所述准直镜用于将所述入射光场准直为平行光；

所述面阵探测器用于对所述干涉光场进行光电转换，形成衍射干涉图像。

5.一种光谱重构方法，所述方法应用于利用如权利要求1-4任意一项所述的傅里叶变换光谱仪获得的图像，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对衍射干涉图像进行衍射干涉解耦，获取每个所述窄带切片光束对应的光谱段在低频波数区域的低频复原光谱；

S2、对各个所述低频复原光谱进行低频带通采样，提取其原始波数区域内的光谱段单元；

S3、将提取的各所述光谱段单元在频率轴上进行叠加，获得整个宽谱段的光谱。

6.根据权利要求5所述的光谱重构方法，其特征在于，步骤S2还包括以下步骤：

S201、由每个所述窄带切片光束对应的光谱段的最高波数v_H和带宽B确定该光谱段的折叠级次k：

k＝1，2，3，…，[ν_H/B] (2)

其中，[]表示向左取整；

S202、设定采样频率f_s的区间：

其中，ν_L为该光谱段单元所在的原始光谱段的最低波数；

S203、将各个所述低频复原光谱以1-k倍的折叠频率为轴进行k次折叠，将其频移到其原始光谱段所在的波数区域后，对折叠后的光谱进行带通滤波。