[发明专利]时空联合调制傅里叶变换成像光谱仪及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及对地遥感观测领域，具体涉及一种时空联合调制的红外成像光谱仪的制作方法及系统。 

背景技术

成像光谱仪是进行地面遥感探测的重要工具，它融合了光谱仪和多光谱成像仪的优点，实现了对物体进行“图谱合一”的探测。因此其广泛的应用在空间遥感，军事目标探测，地质资源勘探，环境监测，气象分析等领域。按照工作原理的不同其主要分为色散型和傅里叶变换型两类。色散型成像光谱仪可以直接获得物体的光谱信息，它主要是以棱镜或光栅作为分光元件，在探测器上接受每个光谱元的辐射信息。其发展比较早，在航空航天领域应用比较广泛，但是光谱分辨率受狭缝的控制，因此其在探测红外弱辐射方面比较困难。傅里叶变换成像光谱仪是先获得物体的干涉图然后对干涉图做傅里叶变换变换获得物体的光谱。按照对干涉图的调制方式的不同，傅里叶变换成像光谱仪可分为时间调制型、空间调制型以及时空联合调制型。时间调制型傅里叶变换成像光谱仪是基于迈克尔逊干涉仪结构，其采用驱动一个动镜来产生光程差，因此需要一套精密的驱动装置。而且完成一幅干涉图的测量需要一个周期的时间，其实时性比较差。空间调制傅里叶变换成像光谱仪其内部不含可动部件，其利用空间位置的不同产生光程差可以实现对迅变物体的光谱测量，其实时性比较好。但空间调制傅里叶变成像光谱仪内部含有与空间分辨率有关的狭缝，限制了进入系统的光通量。时空联合调制型傅里叶变换成像光谱仪是基于像面干涉成像原理，获得是经干涉图调制后的目标物体的全景图像，其不含有狭缝和可动部件，因此具有光通量大和结构稳定的优点。 

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术存在的问题，提供一种结构简单、重复性好、工作可靠的时空联合调制傅里叶变换成像光谱仪及制作方法。 

时空联合调制傅里叶变换成像光谱仪，包括前置光学成像系统、干涉系统、 后置成像系统和焦平面探测器，所述干涉系统包括平面反射镜、立方体分束器和多级阶梯微反射镜；目标光束经前置光学成像系统入射至立方体分束器分成两束光，一束光经立方体分束器反射至平面反射镜上成像为第一像点，另一束光经立方体分束器透射至多级阶梯微反射镜某个阶梯反射面成像为第二像点； 

所述第一像点和第二像点发出的光分别经立方体分束器透射和反射后入射至后置成像系统成像，所述焦平面探测器接收成像信息； 

所述设定多级阶梯微反射镜的阶梯高度为d，在第n个阶梯反射面所对应的视场角范围内，目标物体在第n个阶梯微反射面所成的像与目标物体在第n个阶梯反射面的镜像位置所成的虚像之间的光程差，用公式一表示为： 

公式一、δ＝2nd； 

设定多级阶梯微反射镜的反射面宽度为a，红外成像光谱仪的飞行高度为H，前置成像系统的焦距为f'，则相邻像点间的距离为a，获得相邻目标物体点间的距离用公式二表示为： 

公式二、Δh＝Ha/f'； 

设定多级阶梯微反射镜的对角线长度为h，前置成像系统的视场角用公式三表示为： 

公式三、2w=2arctan(h2f′)]]>。 

时空联合调制傅里叶变换成像光谱仪的制作方法，该方法由以下步骤实现： 

步骤一、选择基底，并对基底的表面进行抛光处理，获得抛光处理后的基底；根据分析计算在抛光后的基底上用精密机械加工方法或基于MOEMS技术的光刻与腐蚀方法制作相互垂直的参考线作为第一光轴参考基准线和第二光轴参考基准线； 

步骤二、在所述的第一光轴参考基准线和第二光轴参考基准线的垂直中心制作立方体分束器的定位基准，并安装微型调节机构，在第二光轴参考基准线上且位于分束器的微型调节机构左侧安装多级阶梯微反射镜的微型调节机构，在第二光轴参考基准线上且位于分束器的微型调节机构右侧依次安装后置成像 系统的微型调节机构和焦平面探测器的微型调节机构，在第一光轴参考基准线上且位于分束器的微型调节机构的上侧安装前置成像系统的微型调节机构，在第一光轴参考基准线上且位于分束器的微型调节机构的下侧安装平面反射镜的微型调节机构；