干涉型光譜成像儀有哪些類型?
發布時間:2024-05-17
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所謂干涉型光譜成像儀是通過干涉元件和焦平面探測器對目標進行成像,目標通過干涉元件后,將光譜信息轉化為特定譜段對應于特定時間或空間頻率的時間或空間干涉圖樣。本文對干涉型光譜成像儀類型做了介紹。
所謂干涉型光譜成像儀是通過干涉元件和焦平面探測器對目標進行成像,目標通過干涉元件后,將光譜信息轉化為特定譜段對應于特定時間或空間頻率的時間或空間干涉圖樣。本文對干涉型光譜成像儀類型做了介紹。
干涉光譜成像技術主要包括雙光束干涉型和多光束干涉型兩種,分別如下:
1.雙光束干涉型光譜儀
雙光束干涉型光譜儀屬于波振面分割方式。按照調制方式來分,分為時間調制型、空間調制型和時間空間聯合調制型三種。顧名思義,時間調制型需要利用動鏡的移動,在不同的時刻得到目標的不同光程差的干涉強度;空間調制型利用剪切分束器,在同一時刻獲得目標不同光程差的干涉強度;時間空間聯合調制型與上述兩種調制方式不同,它在同一時刻可以得到不同目標、不同光程差的干涉強度,通過光譜成像儀沿光譜方向的運動,最終獲得同一目標不同光程差的干涉強度,下面詳細描述其成像原理。
(1)時間調制型干涉光譜儀
時間調制型干涉光譜儀成像原理如下圖所示。此類光譜成像儀由八部分組成,分別是望遠鏡物鏡、狹縫、準直徑、分束鏡、動鏡、靜鏡、成像鏡和探測器。
地物目標光譜經過望遠鏡物鏡后成像于狹縫處,經準直鏡,以平行光形式入射分束鏡。分束鏡將一束光分成兩束,其中透射光束經過靜鏡反射和分束器反射,會聚在成像鏡焦面處;反射光束經過動鏡反射和分束器透射,同樣會聚于成像鏡焦面處。動鏡的往復運動使得兩束會聚光束間產生光程差,在成像鏡的焦面處獲得干涉條紋,被探測器接收。
(2)空間調制型干涉光譜儀
空間調制干涉光譜成像儀根據兩束光剪切方式不同,具有不同的類型。其中應用最為廣泛的是基于Sagnac橫向剪切分束器的空間調制型干涉光譜成像儀,它的成像原理如下圖所示,此類光譜成像儀由六部分組成,分別是望遠鏡物鏡、狹縫、Sagnac 橫向剪切分束器、傅氏鏡、柱面鏡和探測器。
對于Sagnac空間調制型干涉光譜儀來說,Sagnac橫向剪切分束器位于狹縫與傅氏鏡之間,且狹縫位于傅氏鏡前焦面位置。因此地物目標在狹縫位置所成的像被剪切成兩個,與原像平行且位于傅氏鏡的前焦面位置,經過傅氏鏡后,在傅氏鏡焦面處獲得干涉條紋。被探測器接收。
(3)時間空間聯合調制型干涉光譜儀
時間空間聯合調制型光譜成像儀和空間調制型光譜成像儀一樣,都是采用橫向剪切分束器實現分光的,不同的是前者中的橫向剪切分束器處于平行光路中,后者中的橫向剪切分束器處于發散光路中,因此兩者的原理也不相同。
下圖為時間空間聯合調制型光譜成像儀成像原理,此類光譜成像儀由五部分組成,分別是望遠鏡物鏡、準直鏡、橫向剪切分束器、成像鏡和探測器。
橫向剪切分束器位于準直鏡和成像鏡之間,在平行光路中將一東平行光剪切成兩束平行光后,在成像鏡焦面處會聚干涉,被探測器接收。因此,沿光譜方向,不同地物目標對應不同視場角,在探測器位置干涉得到不同的光程差。
2.多光束干涉型光譜儀
當一束光入射到透明板上時,它在板的兩面上將發生多次反射,結果有一系列光束由板的每邊射出,振幅一個比一個小。當兩個面的反射率很高,條紋圖祥強度分布將發生很大變化,并因此具有重要實際應用。該光譜儀的主要代表為法布里一珀羅干涉儀。
法布里一珀羅干涉儀法布里一珀羅干涉儀主要由四部分組成,分別是準直鏡、石英板G1G2、成像鏡和探測器組成,如下圖所示。當入射光以某一角度入射時,經過準直鏡后以平行光入射石英板G1G2,經過兩塊石英板的多次反射和透射,形成多束光經過成像鏡后產生干涉條紋,不同的入射光形成不同光程差下的干涉條紋被探測器接收。
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