[发明专利]一种双通道空间外差光谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及光学仪器领域，尤其是涉及一种双通道空间外差光谱仪。

背景技术

空间外差光谱仪在较窄的光谱范围内，易获取极高的光谱分辨率的特征，其发展的一体化胶合技术，尤其适用于星载空间环境中大背景下的弱光谱信号的提取。

传统的空间外差光谱仪入射光经望远系统和准直系统进入干涉组件，通常经过镀反射膜的闪耀光栅衍射后原光路返回，入射光路与出射光路所采用的分光和集光元件为同一分束器，经两臂光栅衍射后的光路重新在分束器内进行集光，其中50%的能量进入准直光路，50%的能量经成像镜头比例缩放成像在焦平面上。因此，传统的空间外差光谱仪单通道成像光路形式，存在杂散光严重和能量损失的问题。

双通道空间外差光谱仪可以结合空间外差干涉技术本身的差频的优势，将工作波数σ＞σ₀和σ＜σ₀内干涉图像通过双通道分别的获取，避免了发明专利ZL201010563525.8（申请公布号CN 102052968A《一种宽谱段空间外差光谱仪》）提到的利用入瞳前端增加带通滤光片轮使σ＞σ₀和σ＜σ₀的光分时进入干涉仪进行采集使得基频波数σ₀双边光谱获取存在时差的问题。专利号ZL2012100401436（授权公告号CN 102589701 B《扩展空间外差干涉仪的应用带宽的方法》）是在损失能量和信噪比的前提下，依靠在滤光片上分区实现σ＞σ₀和σ＜σ₀的光谱同时获取，仍存在50%的能量返回至前置光路中，造成能量损失和杂散光增加等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双通道空间外差光谱仪，以解决已有技术中空间外差干涉型光谱仪单通道输出存在50%的能量损失，以及可能带来进一步的杂散光增加的技术问题，同时可以在信噪比和光谱分辨率不变的条件下，改善空间外差光谱仪的光谱带宽。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种双通道空间外差光谱仪，其特征在于：包括有前置准直系统，准直系统的前方光路上设置有分光束元件，分光束元件的反射和透射光路上分别依次设有反射镜组件、第一扩视场棱镜、透射光栅、第二扩视场棱镜、集光束元件、滤光片、成像组件、焦面组件，所述分光束元件和集光束元件的分光/集光面上均为50：50半反半透的消偏振分光膜；准直系统将有限物距处的目标光谱辐射转化为平行光束，远心入射至分光束元件，平行光束被分光束元件分成透射和反射两路，再分别经两臂的反射镜组件将原光路进行折转，以一定角度入射到两块透射光栅上，经透射光栅衍射后，不同波数的光以不同的衍射角从光栅面衍射至集光束元件上，再经集光束元件半反半透进行光路集中，在集光束元件的出射端分别存在两个具有一定夹角的出射波面，基频波数的光出射波面为参考波面，非基频波数的光形成具有一定空间频率的干涉条纹，集光束元件两出射端的干涉条纹经滤光片选择有效光谱波段后，经成像系统比例缩放二次成像在焦面组件的接收面上。

所述的一种双通道空间外差光谱仪，其特征在于：所述准直系统焦距和出射视场角由光谱仪光谱分辨率、透射光栅刻线密度、扩视场棱镜材料以及基频波数决定。

所述的一种双通道空间外差光谱仪，其特征在于：所述分光束元件将入射平行光束分成等强度的透射和反射光束，且分光束元件的结构形式为分束棱镜或分束板。

所述的一种双通道空间外差光谱仪，其特征在于：所述反射镜组件将分束面出射的平行光折反，使得出射光路不再沿光路进入分光束元件中集合，反射镜组件是组合的90°角反射镜或者是与分光束元件或集光束元件的分束面角度相匹配的角反射镜。

所述的一种双通道空间外差光谱仪，其特征在于：所述透射光栅的光栅刻线方向垂直于纸面，经光栅衍射后不同波数的光束以不同的衍射角从光栅面处出射，且两臂光栅衍射波面偏转方向相对参考波面的方向相反。

所述的一种双通道空间外差光谱仪，其特征在于：所述焦面组件的接收面上行/列方向与光栅刻线方向垂直。

所述的一种双通道空间外差光谱仪，其特征在于：所述两滤光片可根据双通道空间外差光谱仪需求：（1）设置为相同工作波段的滤光片，使其能量利用率倍增，从而提高信噪比；（2）设置为不同工作波段的滤光片，在保持原有能量和信噪比的条件下，增加其有效光谱带宽。