高光譜成像儀的分光方式有幾種類型?
發布時間:2023-11-10
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高光譜成像技術是整個高光譜成像系統的核心,是成像技術和光譜技術的結合,成像系統獲取目標物體的空間信息,光譜系統獲取波段信息,可以同時實現對二維空間信息和光譜特征的獲取。那么,高光譜成像儀的分光方式有幾種類型?
高光譜成像技術是整個高光譜成像系統的核心,是成像技術和光譜技術的結合,成像系統獲取目標物體的空間信息,光譜系統獲取波段信息,可以同時實現對二維空間信息和光譜特征的獲取。那么,高光譜成像儀的分光方式有幾種類型?
根據以色散分光進行光譜測量區分,高光譜成像光譜儀的分光方法包括棱鏡分光、光柵分光、棱鏡-光柵-棱鏡(PGP)分光。
1.棱鏡分光
光的色散是指當光在介質中傳播時,折射率隨著光的波長的變化而發生變化的現象。棱鏡分光的原理便是利用了這一特性,在同一種介質中,不同波長的光有不同的折射率,因此,不同波長的單色光從一個角度進入棱鏡時,會發生不同角度的偏移,即經過棱鏡后,會看到各種不同顏色的光。棱鏡分光原理如下圖所示,光首先通過狹縫,經過準直鏡準直為平行光,平行光經過棱鏡分解成各種顏色,通過會聚鏡按波長的順序匯聚到探測器的不同位置。棱鏡分光的光譜分辨率較高、光學效率高、系統不復雜,但是它的光譜范圍窄、系統的緊湊性不高、光譜的色散是非線性的。
2.光柵分光
光柵是在一塊玻璃或者金屬片上刻有大量平行等寬、等距的刻痕或狹縫,狹縫數量很多,作為光譜儀上的分光元件是其最重要的應用。
光柵的分光是根據衍射效應,因為光柵具有很強的色散特點,光經過大量等間隔的狹縫,在每個狹縫處會產生衍射,經過衍射后各縫間又發生干涉的現象,原理圖如下圖所示。光柵分光的分辨率遠遠優于棱鏡,其光譜分辨率高、光譜范圍寬,也可以同時獲取到光譜通道,但是它的光學效率不高。
3.棱鏡-光柵-棱鏡(PGP)分光
棱鏡-光柵-棱鏡分光結合了棱鏡和光柵的優點,PGP的原理如下圖所示,它是在兩塊棱鏡之間放置光柵,該光柵多數為體相位全息光柵,具有高光譜分辨率高、光學效率較高的特點,但是其包含一個較難制作的體全息透射光柵模塊,增加了制作棱鏡-光柵-棱鏡分光模塊的成本。
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