專利名稱：光纖傅立葉變換成像光譜儀裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖傅立葉變換成像光譜儀裝置，屬于緊湊型小型化成像光譜儀的技術(shù) 領(lǐng)域；特別涉及高分辨率高信噪比的成像光譜儀技術(shù)。
背景技術(shù)：
傅立葉變換成像光譜儀(Fourier Transform Imaging Spectrometer)屬于一種成像型干 涉儀(Imaging Interferometer)。干涉型成像光譜儀測量雙光束的干涉強(qiáng)度，測量過程中， 所有譜元均有貢獻(xiàn)，傳統(tǒng)的干涉成像光譜儀中雖然也有狹縫，但狹縫寬度不影響光譜分辨率， 只決定于空間分辨率的要求。在滿足空間分辨率的前提下，狹縫可以較寬，從而使狹縫面積 和視場角較大。理論分析表明，在具有相同光譜分辨率的條件下，干涉型成像光譜儀的入射 通量往往較色散型成像光譜儀高得多。此外，在色散型成像光譜儀中，狹縫的高度會(huì)導(dǎo)致光 譜線彎曲，從而導(dǎo)致空間分辨率和光譜分辨率下降，因此限制了視場的任意加大。總之，與 色散型成像光譜儀相比，干涉型成像光譜儀在原理上具有高通量、高光譜分辨率、高信噪比、 大視場等優(yōu)勢。
現(xiàn)有的空間調(diào)制成像光譜儀大都是需要采用透反式或透射式的分束干涉結(jié)構(gòu)；其 光路中大多包括傅立葉透鏡和柱透鏡，光路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由此帶來光譜范圍有限、光能損失較 大、光學(xué)系統(tǒng)色差等問題；對于SAGNAC結(jié)構(gòu)的空間調(diào)制成像光譜儀還存在一半的入射 光能量反回到入射方向的問題，因此光能損失較大、系統(tǒng)信噪比低。而本文提出的光 纖傅立葉變換成像光譜儀光譜儀的光路結(jié)構(gòu)在原理上可以避免上述問題，因此發(fā)展光纖傅立 葉變換成像光譜儀光譜儀有實(shí)際意義。
在國際專利方面，美國專利US4523846[10]和US5777736[ll]分別介紹了采用Sagnac分束
結(jié)構(gòu)的干涉型成像光譜儀，二者都包含透反式或透射式光學(xué)部件，沒有光纖結(jié)構(gòu)。
在國內(nèi)專利方面，中國專利No. 99115952[2]和No. 99256131 [3]分別介紹了采用Sagnac
分束結(jié)構(gòu)的干涉型成像光譜儀；No. 01213109 [4]、 No. 01213108 [5]以及No. 99256129 [6]分別 介紹了采用偏振型器件的干涉型成像光譜儀。
經(jīng)文獻(xiàn)檢索，未見與本發(fā)明相同的公開報(bào)道。 參考文獻(xiàn) Luo Yongdao.Fast Processing oflmaging Spectrometer Data Cube Based on FPGA Design[J]. Processing of SPIE,2007 Vol.6787 678708 1-7。相里斌，趙葆常，楊建峰，原新晶，高立民，王忠厚，袁艷，王煒， 一種干涉成像光譜 技術(shù)及其裝置，中國專利99115952。相里斌，趙葆常，楊建峰，王煒，原新晶，高立民，王忠厚，袁艷，高靈敏度干涉成像 光譜裝置，中國專利99256131。張淳民，相里斌，趙葆常，楊建峰，超小型穩(wěn)態(tài)偏振干涉成像光譜儀，中國專利01213109。 [5]張淳民，穩(wěn)態(tài)大視場偏振干涉成像光譜儀，中國專利01213108。相里斌，楊建峰，阮萍，張淳民，王煒，偏振型干涉成像光譜儀，中國專利99256129。 [7] R. G. Sellar,J. B. Rafert， The effects of aberrations on spatially modulated Fourier transform spec-trometers. Opt. Engng.， 1994,33 (16) : 3087 3092. R. G ellar,J. B. Rafert, Fourier transform imaging spectrometer with a single toroidal optic. Appl. Opt. ,1995,34(16) : 2931 2933. J. B. Rafert，R. G Sellar,J. H. Blatt, Monolithic Fourier transform imaging spectrometer. Appl. Opt. ,1995,34(31) : 7228 7230. Integrated optics in an electrically scanned imaging Fourier transform spectrometer. Patent Number: US4523846. High Etendue Imaging Fourier Transform Spectrometer, Patent Number: US5777736 . [12] Compact all-reflective imaging spectrometer, Patent Number: US5260767.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，而提供一種光纖傅立葉變換成像光譜儀裝置。 本發(fā)明在現(xiàn)在有技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。本發(fā)明的一種光纖傅立葉變換成像光譜儀裝置
由前置望遠(yuǎn)鏡l、光纖狹縫2、半反半透分束鏡3、兩組光纖束4和5、焦平面探測器6組成。 該裝置中采用一組光纖狹縫2，半反半透分束鏡3和另外兩組光纖束4和5的光路結(jié)構(gòu)；其 中光纖狹縫2的入射端面位于其前方的前置望遠(yuǎn)鏡l的焦平面上；半反半透分束鏡 3位于光纖狹縫2之后；入射光纖狹縫2和光纖束4、光纖束5的光纖數(shù)目相同；光纖狹 縫2的第一根光纖和光纖束4的第一根光纖、光纖束5的第一根光纖緊貼在半反半透分束鏡 3的兩個(gè)側(cè)面，光纖束4的第一根光纖接受光纖狹縫2的第一根光纖通過半反半透分束鏡3 之后的反射光，光纖束5的第一根光纖接受光纖狹縫2的第一根光纖通過半反半透分束鏡3 之后的透射光，其他光纖同第一根光纖進(jìn)行一樣的排列處理；光纖束4和光纖束5的每根光 纖長度都相同；光纖束4和光纖束5平行排列；焦平面探測器6平行于光纖束4和光纖束5 的出射端面。
工作時(shí)，前置望遠(yuǎn)鏡把遠(yuǎn)距離的線狀物成像在光纖狹縫上，這相當(dāng)于在空間遙感系統(tǒng)中， 把垂直于推掃方向的遠(yuǎn)距離地面的線狀目標(biāo)成像于干涉系統(tǒng)的入射狹縫上。通過光纖狹縫之 后的出射光投射到半反半透分束鏡表面，經(jīng)過半反半透分束鏡后，由光纖狹縫上發(fā)出的一束 光被分成兩束相干光束；該兩束相干光再經(jīng)過兩組光纖束投射到探測器表面，在焦平面探測 器表面形成混疊的干涉條紋的灰度圖像分布。
本發(fā)明裝置具有高分辨率、寬視場、高光通量、無動(dòng)鏡以及光學(xué)結(jié)構(gòu)小型化的特點(diǎn)，特 別適合于航空航天遙感對地觀測領(lǐng)域的高光譜成像系統(tǒng)。


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圖1為本發(fā)明的光纖傅立葉變換成像光譜儀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明的實(shí)施例圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖1本發(fā)明作詳細(xì)的描述
如圖1所示，本發(fā)明裝置由前置望遠(yuǎn)鏡1、光纖狹縫2、半反半透分束鏡3、光纖束4、 光纖束5、焦平面探測器6組成。其中，入射光纖狹縫2和光纖束4、光纖束5的光纖數(shù)目相
同；光纖狹縫2的第一根光纖和光纖束4的第一根光纖、光纖束5的第一根光纖緊貼半反半 透分束鏡兩個(gè)側(cè)面，光纖束4的第一根光纖接受光纖狹縫2的第一根光纖通過半反半透分束 鏡3之后的反射光，光纖束5的第一根光纖接受光纖狹縫2的第一根光纖通過半反半透分束 鏡3之后的透射光，其他光纖同第一根光纖進(jìn)行一樣的排列處理；光纖束4和光纖束5的每 根光纖長度都相同；光纖束4和光纖束5平行排列；焦平面探測器平行于光纖束4和光纖束 5的出射端面。
工作時(shí)，前置望遠(yuǎn)鏡1把遠(yuǎn)距離的線狀物成像在光纖狹縫2上，這相當(dāng)于在空間對地觀測 系統(tǒng)中，把垂直于推掃方向的遠(yuǎn)距離地面的線狀目標(biāo)成像于干涉系統(tǒng)的入射狹縫上。通過光 纖狹縫2之后的出射光投射到半反半透分束鏡3表面；經(jīng)過半反半透分束鏡3后，光纖狹縫 2出射的一束光被分為兩束相干光；該兩束相干光再經(jīng)過光纖束4和光纖束5投射到探測器 表面，在焦平面探測器表面形成混疊的干涉條紋的灰度圖像分布。
如圖2所示，對焦平面探測器表面形成的混疊干涉條紋灰度圖像進(jìn)行去混疊處理和傅立 葉變換后，就得到目標(biāo)的光譜。
權(quán)利要求
1. 一種光纖傅立葉變換成像光譜儀裝置，其特征在于中該裝置中采用一組光纖狹縫(2)，半反半透分束鏡(3)和另外兩組光纖束(4)和(5)的光路結(jié)構(gòu)；其中光纖狹縫(2)的入射端面位于其前方的前置望遠(yuǎn)鏡(1)的焦平面上；半反半透分束鏡(3)位于光纖狹縫(2)之后；入射光纖狹縫(2)和光纖束(4)、光纖束(5)的光纖數(shù)目相同；光纖狹縫(2)的第一根光纖和光纖束(4)的第一根光纖、光纖束(5)的第一根光纖緊貼在半反半透分束鏡(3)的兩個(gè)側(cè)面，光纖束(4)的第一根光纖接受光纖狹縫(2)的第一根光纖通過半反半透分束鏡(3)之后的反射光，光纖束(5)的第一根光纖接受光纖狹縫(2)的第一根光纖通過半反半透分束鏡(3)之后的透射光，其他光纖同第一根光纖進(jìn)行一樣的排列處理；光纖束(4)和光纖束(5)的每根光纖長度都相同；光纖束(4)和光纖束(5)平行排列；焦平面探測器(6)平行于光纖束(4)和光纖束(5)的出射端面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖傅立葉變換成像光譜儀裝置，屬于緊湊型小型化成像光譜儀的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的裝置由前置望遠(yuǎn)鏡1、光纖狹縫2、半反半透分束鏡3、光纖束4、光纖束5及焦平面探測器6組成。工作時(shí)，前置望遠(yuǎn)鏡1把遠(yuǎn)距離的線狀物成像在光纖狹縫2上，通過光纖狹縫2之后的出射光投射到半反半透分束鏡3表面，經(jīng)過半反半透分束鏡3后，由光纖狹縫2上發(fā)出的一束光被分成兩束相干光束；該兩束相干光再經(jīng)過光纖束4和光纖束5投射到焦平探測器6表面，在焦平面探測器6表面形成混疊的干涉條紋的灰度圖像分布。本發(fā)明裝置具有高分辨率、寬視場、高光通量、無動(dòng)鏡以及光學(xué)結(jié)構(gòu)小型化的特點(diǎn)，特別適合于航空航天遙感對地觀測領(lǐng)域的高光譜成像系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01J3/45GK101382456SQ200810233479
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者楊衛(wèi)平, 石俊生, 羅永道 申請人:云南師范大學(xué)