[发明专利]一种数字微镜阵列与外差干涉联合调制的光谱仪

权利要求书

1.一种数字微镜阵列与外差干涉联合调制的光谱仪，其特征在于：包括有扩展光源以及沿扩展光源光路方向上依次设有的准直镜、滤光片、外差干涉组件、数字微镜阵列、汇聚镜和探测器，所述的外差干涉组件为分束器，分束器的反射和透射光路上分别依次设有扩视场棱镜和衍射光栅，分束器的分光/集光面为50：50半反半透的消偏振分光膜；准直镜将扩展光源转化为具有一定视场角的平行光，并通过滤光片对有效光谱波段选通后进入分束器，分束器将入射平行光分成透射和反射两路，两路光分别经扩视场棱镜调整波前并入射至两臂衍射光栅，依据光栅衍射方程，各波数的光以各自不同的衍射角从光栅面返回至分束器，再经分束器的分光/集光面进行光路集合，各波数的光在分束器的出射端形成具有不同夹角的出射波面，光栅闪耀波长的光出射波面形成参考波面，夹角为0，非闪耀波长的光依据不同波长调制成相应空间频率的干涉条纹，干涉条纹经数字微镜阵列二次调制，最后经汇聚镜成像在探测器的感光面上，当数字微镜阵列处于非调制状态时，数字微镜阵列微元反射的光进入消杂散光光路，且被光陷阱吸收，最后，对干涉条纹进行数字微镜阵列与探测器像元坐标转换、干涉条纹重构、干涉预处理和光谱复原处理过程，得到被测目标的光谱信息。

2.根据权利要求1所述的一种数字微镜阵列与外差干涉联合调制的光谱仪，其特征在于：所述的数字微镜阵列位于干涉条纹定域面，且与探测器的感光面共轭，外差干涉组件对入射光进行一次空间干涉调制，形成定域面干涉条纹，数字微镜阵列对定域面干涉条纹不同光程差的干涉光强进行二次调制。

3.根据权利要求2所述的一种数字微镜阵列与外差干涉联合调制的光谱仪，其特征在于：所述的数字微镜阵列任意单个微元均可独立控制其翻转状态，即on调制状态和off非调制状态：处于on调制状态时，微元反射的光进入有效光路，通过改变不同微元的驻留时间，实现对不同光程差点干涉强度的二次调制；处于off非调制状态时，微元反射的光进入消杂散光光路，且被光陷阱吸收。

4.根据权利要求1所述的一种数字微镜阵列与外差干涉联合调制的光谱仪，其特征在于：所述的汇聚镜将干涉条纹不同光程差的干涉信息汇聚成像至探测器的感光面，且汇聚镜的结构形式有以下3种：1)将干涉条纹按一定比例缩放至面阵探测器感光面的球透镜，2)将不同光程差点干涉信息同时汇聚至线阵探测器感光面的柱面镜，3)将所有光程差点干涉信息同时汇聚至点探测器感光面的球面镜。

5.根据权利要求4所述的一种数字微镜阵列与外差干涉联合调制的光谱仪，其特征在于：所述的探测器依据汇聚镜的3种结构形式分别为：1)面阵探测器，2)线阵探测器，3)点探测器。

6.根据权利要求5所述的一种数字微镜阵列与外差干涉联合调制的光谱仪，其特征在于：所述的衍射光栅的刻线方向与面阵探测器或线阵探测器列方向一致。

7.根据权利要求3所述的一种数字微镜阵列与外差干涉联合调制的光谱仪，其特征在于：所述数字微镜阵列动态范围DR_dmd、探测器动态范围DR_det与光谱仪动态范围DR_spe关系如下式所述，其中20log2是由于干涉型光谱仪信号自身存在极大值与平均值两倍的关系而产生的特定动态范围损失，

DR_spe＝DR_dmd+DR_det-(20log2)。

8.根据权利要求7所述的一种数字微镜阵列与外差干涉联合调制的光谱仪，其特征在于：所述数字微镜阵列微元与探测器像元之间存在坐标变换关系，解析光谱步骤包含：(1)经联合调制的原始干涉条纹坐标变换，即探测器像元坐标与数字微镜阵列微元坐标变换；(2)解调数字微镜阵列调制前的干涉信号；(3)干涉条纹预处理与光谱复原。