[发明专利]基于SAGNAC干涉仪的长波红外成像光谱仪光学系统

权利要求书

1.一种基于SAGNAC干涉仪的长波红外成像光谱仪光学系统，其特征在于，由物方至像方依次包括：扫描反射系统(L1)、前组望远系统(L2)、SAGNAC干涉仪系统(L3)和后组成像系统(L4)；

所述扫描反射系统(L1)由扫描反射镜(1)组成，用于扫描视场得到全视场的干涉图像；

所述前组望远系统(L2)由共轴的前组望远透镜一(2)、前组望远透镜二(3)、前组望远透镜三(4)、前组望远透镜四(5)和前组望远透镜五(6)组成，用于将目标辐射能量压缩成小口径的平行光束；

所述SAGNAC干涉仪系统(L3)由分束镜(7)、反射镜一(8)和反射镜二(9)组成三角共光路结构，目标辐射能量通过分束镜(7)后被分为透射和反射两束光束，两束光束由反射镜一(8)和反射镜二(9)反射两次，再由分束镜(7)出射，形成两束相互平行的相干光束；

所述后组成像系统(L4)由共轴的后组透镜一(10)、后组透镜二(11)、后组透镜三(12)、后组透镜四(13)和后组透镜五(14)组成，用于将所述相互平行的相干光束成像到红外探测器焦平面上，在所述红外探测器上同时获得目标的二维空间信息与实时光谱信息。

2.根据权利要求1所述的基于SAGNAC干涉仪的长波红外成像光谱仪光学系统，其特征在于，所述分束镜(7)与入射光轴呈45°夹角，所述反射镜一(8)和反射镜二(9)分别与入射光轴呈67.5°夹角，所述反射镜一(8)和反射镜二(9)相对分束镜(7)非对称设置，使干涉仪的横向剪切量为30mm。

3.根据权利要求1所述的基于SAGNAC干涉仪的长波红外成像光谱仪光学系统，其特征在于，所述红外探测器为集成式640×512长波红外焦平面制冷型探测器，像元间距25μm，所述红外探测器横向对应视场ω＝3.81°。

4.根据权利要求1所述的基于SAGNAC干涉仪的长波红外成像光谱仪光学系统，其特征在于，光谱仪光学系统的工作波段为长波红外7.7～14.2μm宽谱段，光谱仪光学系统的F数为2。

5.根据权利要求4所述的基于SAGNAC干涉仪的长波红外成像光谱仪光学系统，其特征在于，所述光谱仪光学系统的光谱分辨率≤5cm^-1，光谱仪的最大光程差为2mm。

6.根据权利要求5所述的基于SAGNAC干涉仪的长波红外成像光谱仪光学系统，其特征在于，所述光谱仪光学系统采用二次成像设计，光学系统出瞳与红外探测器冷屏重合，达到100％冷光阑效率。

7.根据权利要求6所述的基于SAGNAC干涉仪的长波红外成像光谱仪光学系统，其特征在于，所述光谱仪光学系统不同视场ω＇对应的像高y＇＝f＇sinω＇，所述光谱仪光学系统像点的非线性误差Δy＇＝f＇(sinω＇-tanω＇)小于红外探测器一个像元大小。

8.根据权利要求1所述的基于SAGNAC干涉仪的长波红外成像光谱仪光学系统，其特征在于，所述前组望远系统、SAGNAC干涉仪系统和后组成像系统的透镜均采用硒化锌、硫化锌和单晶锗材料。

9.根据权利要求1所述的基于SAGNAC干涉仪的长波红外成像光谱仪光学系统，其特征在于，所述前组望远系统(L2)放大倍率为3。

10.根据权利要求1所述的基于SAGNAC干涉仪的长波红外成像光谱仪光学系统，其特征在于，所述后组成像系统(L4)的焦距120mm。