[发明专利]一种红外双谱段傅里叶变换成像光谱仪

权利要求书

1.一种红外双谱段傅里叶变换成像光谱仪，包括前置望远系统、干涉系统、红外成像系统，所述红外成像系统包括用于获得干涉图像的位于分色镜透射光路上的长波红外成像系统和位于分色镜反射光路上的中波红外成像系统；所述中波红外成像系统包括依次同轴设置的中波红外中继成像子系统、中波红外滤光片轮和中波红外探测器；所述长波红外成像系统包括依次同轴设置的长波红外中继成像子系统、长波红外滤光片轮和长波红外探测器；其特征在于，还包括扫描反射镜、第一切换反射镜、第二切换反射镜和分色镜；

所述扫描反射镜对待测目标进行扫描，获取所述待测目标的初始光场信息；

所述干涉系统包括用于进行全谱段光谱测量的宽谱段干涉系统和用于实现高分辨率光谱测量的精细光谱干涉系统；其中，所述宽谱段干涉系统包括宽谱段多级微反射镜、宽谱段分束器和宽谱段平面镜，所述宽谱段分束器用于将进入所述宽谱段干涉系统的所述初始光场能量等分，形成两个相干的像场，分别反射到所述宽谱段平面镜、透射到所述宽谱段多级微反射镜上；

所述精细光谱干涉系统包括精细光谱多级微反射镜、精细光谱分束器和精细光谱平面镜，所述精细光谱分束器用于将进入所述精细光谱干涉系统的所述初始光场能量等分，形成两个相干的像场，分别反射到所述精细光谱平面镜、透射到所述精细光谱多级微反射镜上；

所述第一切换反射镜与所述前置望远系统的光轴平行或成45°夹角，用于折转经所述前置望远系统出射的所述初始光场的光路，使所述初始光场进入由所述宽谱段干涉系统形成的宽谱段干涉光场或进入由所述精细光谱干涉系统形成的精细光谱干涉光场；

所述第二切换反射镜与所述精细光谱干涉系统的出射光轴平行或成135°夹角，所述第二切换反射镜与所述第一切换反射镜配合，用于切换所述宽谱段干涉光场或精细光谱干涉光场的光路，使所述宽谱段干涉光场或所述精细光谱干涉光场进入所述分色镜；

所述分色镜与所述精细光谱干涉系统的出射光轴成135°夹角，用于将重合在所述分色镜上的所述宽谱段干涉光场或所述精细光谱干涉光场的波长进行波段选择，使其成像在所述红外成像系统对应的探测器上，形成干涉图像。

2.根据权利要求1所述的红外双谱段傅里叶变换成像光谱仪，其特征在于，所述宽谱段多级微反射镜和所述精细光谱多级微反射镜均为阶梯型结构，分别位于所述前置望远系统的两个像方焦面，两者的阶梯高度不同，用于对所述初始光场进行分布式相位调制，形成调制光场。

3.根据权利要求2所述的红外双谱段傅里叶变换成像光谱仪，其特征在于，所述宽谱段多级微反射镜的阶梯高度d₁满足下式：

d₁≤1/(4ν_max)＝λ_min/4 (1)

其中，ν_max为光信号的最大波数，

λ_min为最小波长；

所述精细光谱多级微反射镜的阶梯高度d₂满足下式：

d₂≤1/(4BW) (2)

其中，BW为所述待测目标发射的光谱谱线带宽。

4.根据权利要求2所述的红外双谱段傅里叶变换成像光谱仪，其特征在于，所述宽谱段平面镜反射的所述初始光场与经所述宽谱段干涉系统形成的所述调制光场在所述宽谱段分束器相遇发生干涉，形成所述宽谱段干涉光场；

所述精细光谱平面镜反射的所述初始光场与经所述精细光谱干涉系统形成的所述调制光场在所述精细光谱分束器相遇发生干涉，形成所述精细光谱干涉光场。

5.根据权利要求1所述的红外双谱段傅里叶变换成像光谱仪，其特征在于，所述中波红外中继成像子系统用于将位于中波段的所述宽谱段干涉光场或所述精细光谱干涉光场成像到所述中波红外探测器上；

所述长波红外中继成像子系统用于将位于长波段的所述宽谱段干涉光场或所述精细光谱干涉光场成像到所述长波红外探测器上。