[实用新型]偏振型干涉成像光谱仪

说明书

本实用新型属于光学仪器技术领域，涉及一种干涉成像光谱仪，特别是一种偏振型干涉成像光谱仪。

近年来，随着偏振型干涉成像光谱技术的不断进步，与该技术相关的设备也逐渐更新，但现有的相关设备其能量通量、光谱通道等方面仍有改进的必要。

本实用新型的目的在于提供一种偏振型干涉成像光谱仪，该光谱仪具有高能量通量、多光谱通道、高信噪比、高稳定性、结构简单的特点。

本实用新型的任务是通过下述方式完成的，一种偏振型干涉成像光谱仪，由偏振型横向剪切干涉仪、光学成像组件、探测器、信号获取与处理系统构成，其关键是偏振型横向剪切干涉仪由起偏器，一组双折射棱镜以及检偏器组成。

偏振型横向剪切干涉仪的作用是将目标辐射沿垂直于光轴方向剪切为有一定间距的两束相干光，他们的强度相同或相似，在光学成像组件的后焦面处发生干涉。晶体材料的厚度不同，一根光线经过偏振干涉仪后分开的距离(称为剪切量)不同。晶体材料越厚，剪切量越小，反之，晶体材料越薄，剪切量就越大。

上述一组双折射棱镜可以选用以下任一方案制成：

A．两块双折射棱镜同为正晶体，

B．两块双折射棱镜同为负晶体，

C．两块双折射棱镜中的一块为正晶体，而另一块为负晶体，

同时两块双折射棱镜的晶轴方向互相垂直。

也就是说，偏振型横向剪切干涉仪由四个部件组成，即：起偏器，两块双折射棱镜和检偏器。所述的两块双折射棱镜可以选用同一种材料(同为正晶体，或者同为负晶体)，也可以是一块正晶体，一块负晶体，上述两块双折射棱镜的晶轴方向要互相垂直。

所述探测器可以选用CCD面阵探测器，该CCD面阵探测器在推扫方式工作时，能够获得目标的两维空间和一维光谱信息。

所述信号获取与处理系统可以采用普通微机，再加上专用电路板制成，它把从探测器获取的干涉图信号放大以后转化为数字信号并进行处理，最终得到目标的光谱信息和图像信息。

在偏振型横向剪切干涉仪的前方最好增设前置光学组件，该前置光学组件可以由前置物镜和准直镜两部分组成，它将目标发出的辐射进行收集、准直并减小杂散光。

前置光学组件具有将目标发出的辐射进行收集、准直和减小杂散光等作用，其结构可采用折射、折反射和反射等多种形式。由于仪器要求准直光进入到下一部分，如果从前置光学组件出射的光束不是准直光，会影响复原光谱的准确性，所以将目标的辐射转变为准直光是前置光学组件的主要目的。当整个系统的光能量不足时，加大前置光学组件的入瞳直径，可以增大进入光学系统能量数倍，此时，前置光学组件中可以加入合适的光阑，以便有效地抑制系统的杂散光。

在没有设置前置光学组件的情况下，要充分考虑光学系统的杂散光抑制问题，通常可以通过加上一个外遮光罩的技术措施加以解决。

在本偏振型干涉成像光谱仪的结构组成内，还可以增设一个定标装置，定标光路由切换镜导入，在无前置光学组件的情况下，切换镜设置在偏振型横向剪切干涉仪的前方，而在设置有前置光学组件的情况下，切换镜设置在前置光学组件以及偏振型横向剪切干涉仪之间，该切换镜将目标辐射进行切换，定标装置在进行定标时，目标辐射的主光路不能进入后续的偏振型横向剪切干涉仪，所述定标装置用于对整个仪器系统的光谱响应和辐射度响应进行标定。

光学成像组件将剪切后的目标辐射收集到位于其像面的探测器上，辐射于此处发生干涉，干涉条纹方向与偏振型横向剪切干涉仪的剪切方向垂直，干涉光程差与剪切量、探测器有效尺寸成正比，与光学成像组件焦距成反比。光程差越大，光谱分辨率越高。

探测器是干涉信号的接收器，探测器可以使用面阵探测器，在推扫方式工作时，能够获得目标的两维空间和一维光谱信息。

信号获取与处理系统把从探测器获取的干涉图信号进行数字化，并进行处理，最终得到目标的光谱信息和图像信息。

定标装置的主要功能是对整个仪器系统的光谱响应和辐射度响应进行标定，有光谱响应度定标、辐射度定标以及相对定标和绝对定标之分。光谱定标的目的是获取实物的真实光谱图。

本实用新型提出的偏振型干涉成像光谱仪的能量利用率高于一般色散型成像光谱仪的能量利用率。一般色散型成像光谱仪是把从目标来的辐射按照波长的长短散布在探测器的一个条带上，如果光谱仪的光谱分辨率为100，则目标的辐射要按照波长从短到长分散到100个探测器单元上，每个探测器单元上接收的能量的平均值是普通照相机的百分之一。而本实用新型描述的偏振型干涉成像光谱仪在像面上的照度与相同孔径照相机像面照度在一个量级。