[发明专利]基于微纳法布里-珀罗谐振腔的偏振高光谱成像装置

说明书

本发明属于高光谱偏振成像技术领域，具体公开了一种基于微纳法布里‑珀罗谐振腔的偏振高光谱成像装置，包括：沿入射光方向依次设置的第一光学镜组、电控检偏模块、微纳法布里‑珀罗谐振腔阵列、第二光学镜组和探测器，及数据采集控制和处理系统；第一光学镜组，用于收集二维空间目标发出的光作为入射光；电控检偏模块，用于将不完全偏振光检偏为不同检偏方向的线偏振光；微纳法布里‑珀罗谐振腔阵列，用于获得每个方向的线偏振光的多个波段的光谱；第二光学镜组，用于各波段光谱分别汇聚至探测器；本发明能够实现画幅式偏振高光谱图像信息高速、高分辨率和高精度的采集。

技术领域

本发明属于光学遥感探测技术，特别是一种基于微纳法布里-珀罗谐振腔 的偏振高光谱成像装置。

背景技术

物体辐射的电磁波中含有目标的空间、光谱和偏振等重要遥感信息，不仅 能用于反演目标的形态及物理化学等特性，还能去除背景噪声提供高对比度的 表面、形貌、阴影和粗糙度等信息。为使空间、光谱和偏振三维信息优势互补， 增强探测复杂背景中目标的能力，应运而生了集三维信息获取技能于一体的新 型前沿遥感探测技术：偏振光谱成像技术。

偏振高光谱成像技术是融合了光谱测量、偏振测量和成像技术的一种新型 光电成像探测技术，它可以同时获取目标反射光的强度信息、光谱信息和偏振 信息等三种本征信息。该技术能够反演目标在不同光谱波段下的强度特性和偏 振特性，较大提高光对目标本征信息的描述能力，使目标探测识别更准确。

偏振高光谱成像技术是由偏振成像技术和高光谱分光技术融合而成，后两 者自身工作特点决定着前者的特性。现有的偏振成像技术通常为调整偏振分析 器、分孔径偏振成像、分振幅偏振成像、分光偏振成像、分像素偏振成像之一 实现，现有的高光谱成像技术通常借助不同的光谱处理机制实现二维场景的高 光谱图像，常见的光谱处理机制例如：色散型光谱处理机制、干涉型光谱处理 机制、滤光片型光谱处理机制。

色散型光谱处理机制是基于狭缝和色散元件，采用推扫方式获取二维场景 的光谱图像。整体存在着光谱分辨率和光通量受到狭缝制约，且需要推扫才能 实现二维场景图像信息的采集的不足。

干涉式光谱处理机制通过干涉仪分光，对干涉结果进行傅里叶变换后得到 光谱信息。整体存在着干涉仪内部大多需要运动部件产生干涉，抗震能力较差， 且同样需要推扫才能实现二维场景图像信息的采集的不足。

滤光片型光谱处理机制通过滤光片实现分谱。整体存在着一个滤光片只能 获得一个单个光谱波段的二维场景图像信息采集，全光谱成像需要通过切换滤 光片分时获取的不足。

整体的，采用现有技术搭建的偏振高光谱成像装置存在着结构、光谱获取 速度、偏振成像精度、光谱覆盖范围、光谱分辨率之间的相互制衡，很难同时 优化结构、偏振成像精度、光谱覆盖范围、光谱分辨率各项指标。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于微纳法布里-珀罗谐振腔的偏振高光谱成像 装置，以解决现有技术中的不足。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于微纳法布里-珀罗谐振腔的偏振高光谱成像装置，包括：

沿入射光方向依次设置的第一光学镜组、电控检偏模块、微纳法布里-珀 罗谐振腔阵列、第二光学镜组和探测器，及数据采集控制和处理系统；

所述第一光学镜组，用于收集二维空间目标发出的光作为入射光，其中， 所述入射光为不完全偏振光；所述电控检偏模块，用于将所述不完全偏振光检 偏为不同检偏方向的线偏振光；所述微纳法布里-珀罗谐振腔阵列，用于获得 每个方向的所述线偏振光的多个波段的光谱；第二光学镜组，用于各波段所述 光谱分别汇聚至所述探测器；所述数据采集控制和处理系统，用于控制所述电 控检偏模块获得不同检偏方向，且控制所述探测器快照所述待探测光谱得到每 个偏振方向的高光谱数据立方体，和处理所述高光谱数据立方体。