[实用新型]移相式干涉光谱成像系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种移相式干涉光谱成像系统。

背景技术

干涉光谱成像技术在对地遥感方面有着非常重要的应用价值，基于等倾干涉的大口径横向剪切干涉仪在应用于干涉光谱成像时具有高探测灵敏度，且易于实现大视场成像的技术特点，其干涉图的特点非常适合于近地轨道卫星平台的推扫工作模式，但当这种工作模式在地球静止轨道时就无法实现推扫成像，需要增加大尺度高精度的前置扫描反射镜，除对卫星平台带来扰动影响外，还需占用大量的卫星平台资源。

实用新型内容

针对上述应用需求，本实用新型提出一种基于位相扫描的移相式干涉光谱成像系统，可在凝视状态下工作，适用于静止轨道卫星的遥感探测。

本实用新型的技术方案是：

移相式干涉光谱成像系统，其特殊之处在于：包括前置望远系统、移相式横向剪切干涉仪、傅里叶成像物镜和光电探测器；所述移相式横向剪切干涉仪位于前置望远系统的输出光路上，傅里叶成像物镜位于移相式横向剪切干涉仪的输出光路上，光电探测器位于傅里叶成像物镜的像面上；待测目标波前经前置望远系统准直后进入移相式横向剪切干涉仪，产生一系列的干涉图，傅里叶成像物镜将所述干涉图聚焦到光电探测器靶面上，由光电探测器记录所述干涉图。

上述移相式横向剪切干涉仪包括第一直角反射镜、第二直角反射镜、分束器、移相器和补偿器；所述移相器和第一直角反射镜沿所述分束器的反射光路依次设置；所述补偿器和第二直角反射镜沿所述分束器的透射光路依次设置。

上述移相式横向剪切干涉仪包括第一直角棱镜、第二直角棱镜、分束器、移相器和补偿器；所述移相器和第一直角棱镜沿所述分束器的反射光路依次设置；所述补偿器和第二直角棱镜沿所述分束器的透射光路依次设置。

上述移相器由一对楔角板组成，这两个楔角板的斜边相贴合，即两个楔角板的反向相对放置。

上述分束器为棱镜式分束器。

采用上述成像系统对目标波前进行成像的方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1)将目标波前进行收集和准直；

2)准直后的目标波前入射至移相式横向剪切干涉仪，产生相干的两个横向剪切波前；

3)利用傅里叶成像物镜将所述干涉图聚焦成像，形成带干涉图调制的景物图像；

4)利用光电探测器采集步骤3)中所成的像；

5)调整移相式横向剪切干涉仪使所述干涉图在傅里叶成像物镜的像面上移动；

6)利用光电探测器记录移相器的每一步相移所对应的干涉图，从而获取目标波前对应的干涉图序列；

7)通过数据处理与傅里叶逆变换得到目标波前的光谱分布。

本实用新型的优点是：

本实用新型可在凝视状态下工作，适用于静止轨道卫星的遥感探测，在地球静止轨道时能实现凝视状态下的宽视场高光谱成像，无需增加大尺度高精度的前置扫描反射镜，不会对卫星平台带来扰动影响，不会占用卫星平台资源。本实用新型的成像系统具有高通量和多通道的优势，探测灵敏度高，易于实现高时间分辨率的光谱探测，有利于实现局部区域的动态光谱观测。

附图说明

图1是本实用新型一具体实施例的结构示意图；

图2a和图2b是本实用新型移相器的工作原理示意图；

图3是移相器零位时干涉原理示意图；

图4是移相器移相后干涉原理示意图；

图中，1-前置望远系统，2-移相式横向剪切干涉仪，21-分束器，22-移相器，23-补偿器，24-第一直角反射镜，25-第二直角反射镜，3-傅里叶成像物镜，4-光电探测器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所提供的移相式干涉光谱成像系统由前置望远系统1、移相式横向剪切干涉仪2、傅里叶成像物镜3和光电探测器4组成。

移相式横向剪切干涉仪2是本实用新型实现光谱遥感探测的核心，它由第一直角反射镜24、第二直角反射镜25、分束器21、移相器22和补偿器23组成，其中,移相器22和第一直角反射镜24依次设置在分束器21的反射光路上；补偿器23和第二直角反射镜25依次设置在分束器21的透射光路上。这里两个直角反射镜可由直角棱镜替代；分束器可以是两块平行平板，也可以是棱镜式分束器。移相器22由两块楔角为α的楔板相向组成，当其中一块楔板沿斜面移动时，移相器22的厚度会产生变化。

远距离目标波前经前置望远系统1收集准直进入移相式横向剪切干涉仪2，入射的目标波前经移相式横向剪切干涉仪2后进入傅里叶成像物镜，聚焦到光电探测器4靶面形成带干涉调制的目标景物图像。