[发明专利]一种自共相片上干涉光谱成像方法

说明书

一种自共相片上干涉光谱成像方法，包括以下步骤：S1、根据透镜阵列效能函数确定透镜阵列的分布；S2、透镜利用介电润湿效应或整体变形对入射光进行初步相位调节；S3、通过光子集成芯片使初步相位调节后的入射光形成基线对，并对基线对进行精确相位调节后使其发生干涉以形成干涉成像；S4、提取所述干涉成像的信息；S5、根据所述干涉成像的信息，使用光子干涉图像重构方法获得目标数字图像和光谱图像。

技术领域

本发明涉及一种超轻小高分辨率自共相片上干涉光谱成像方法。

背景技术

我国未来深空探测工程将实施四次重大任务，火星探测器将开展物质成分、火星构造、火星环境等科学研究，完成这些科学任务需要火星探测器上配备光谱成像效能高、质量轻、体积小、功耗低的新型探测载荷，若采用传统式光谱成像系统，将不能大幅降低体积、质量、功耗以满足深空探测需求。

深空探测卫星可搭载的有效载荷体积有限，各有效载荷要适应卫星总体给出的搭载位置、体积大小等要求，传统光谱成像载荷是一个多光学部件组成的整体式系统，不能任意改变形状，在适应深空探测卫星总体要求方面具有一定的局限性。

同时，在突发战事、遭遇恐怖袭击等紧急情况下，现有航天侦察系统不具备特定区域的快速重访、准实时侦察监视能力，造成战场态势数据获取不足、情报信息支援不及时的问题。而且，战时一旦卫星遭到破坏，现有航天成像系统研制周期长、成本高，将无法满足军事战争中实时补充载荷的需求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：

克服现有技术的缺陷，提出一种超轻小高分辨率自共相片上干涉光谱成像方法，既可实现成像系统分辨率高、体积小、质量轻、功耗低，又可实现集成化程度高、批量化生产、加工周期短、成本低，可用于深空探测、构建快速响应空间系统等。

本发明的技术解决方案是：

一种自共相片上干涉光谱成像方法，包括以下步骤：

S1、根据透镜阵列效能函数确定透镜阵列的分布；

S2、透镜利用介电润湿效应或整体变形对入射光进行初步相位调节；

S3、通过光子集成芯片使初步相位调节后的入射光形成基线对，并对基线对进行精确相位调整后使其发生干涉以形成干涉成像；

S4、提取所述干涉成像的信息；

S5、根据所述干涉成像的信息，使用光子干涉图像重构方法获得目标数字图像和光谱图像。

根据本发明的实施例，在步骤S1中，透镜阵列的分布包括透镜整体构型、透镜大小、间距、行夹角、每行透镜数。

根据本发明的实施例，将基线对的复相干度作为空间频率分量，并将空间频率分量作为透镜阵列效能函数的输入变量，以确定能够实现全空间频率低冗余覆盖的透镜阵列的分布。

根据本发明的实施例，在步骤S2中，如果透镜是液体透镜，则利用介电润湿效应，通过电压调节改变透镜的曲率，从而初步调节入射光的相位；如果透镜是整体变形镜，则通过对透镜进行整体变形以改变透镜的曲率，从而初步调节入射光的相位。

根据本发明的实施例，在步骤S3中，光子集成芯片包括功分器、波分复用器、移相单元、光路交叉单元和相干单元，每个功分器接收一个透镜的初步相位调节后的入射光，通过功分器将相位调节后的入射光按照功率分为多个支路，每个支路通过波分复用器按照光谱分为多个波段的光波信号，多个波段的光波信号分别进入多个移相单元进行精调相位，随后进入光路交叉单元，不同支路的相同波段的光波信号在光路交叉单元中组成基线对，并进入同一相干单元进行干涉，相干单元将干涉后的光信号输出至探测器阵列，以形成干涉成像。

根据本发明的实施例，所述移相单元通过温度调节来改变波导的有效折射率，从而实现对光波信号的精调相位。