專利名稱：偏振型干涉成像光譜儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于光學儀器技術領域，涉及一種干涉成像光譜儀，特別是一種偏振型干涉成像光譜儀。
近年來，隨著偏振型干涉成像光譜技術的不斷進步，與該技術相關的設備也逐漸更新，但現(xiàn)有的相關設備其能量通量、光譜通道等方面仍有改進的必要。
本實用新型的目的在于提供一種偏振型干涉成像光譜儀，該光譜儀具有高能量通量、多光譜通道、高信噪比、高穩(wěn)定性、結構簡單的特點。
本實用新型的任務是通過下述方式完成的，一種偏振型干涉成像光譜儀，由偏振型橫向剪切干涉儀、光學成像組件、探測器、信號獲取與處理系統(tǒng)構成，其關鍵是偏振型橫向剪切干涉儀由起偏器，一組雙折射棱鏡以及檢偏器組成。
偏振型橫向剪切干涉儀的作用是將目標輻射沿垂直于光軸方向剪切為有一定間距的兩束相干光，他們的強度相同或相似，在光學成像組件的后焦面處發(fā)生干涉。晶體材料的厚度不同，一根光線經過偏振干涉儀后分開的距離(稱為剪切量)不同。晶體材料越厚，剪切量越小，反之，晶體材料越薄，剪切量就越大。
上述一組雙折射棱鏡可以選用以下任一方案制成A．兩塊雙折射棱鏡同為正晶體，B．兩塊雙折射棱鏡同為負晶體，C．兩塊雙折射棱鏡中的一塊為正晶體，而另一塊為負晶體，
同時兩塊雙折射棱鏡的晶軸方向互相垂直。
也就是說，偏振型橫向剪切干涉儀由四個部件組成，即起偏器，兩塊雙折射棱鏡和檢偏器。所述的兩塊雙折射棱鏡可以選用同一種材料(同為正晶體，或者同為負晶體)，也可以是一塊正晶體，一塊負晶體，上述兩塊雙折射棱鏡的晶軸方向要互相垂直。
所述探測器可以選用CCD面陣探測器，該CCD面陣探測器在推掃方式工作時，能夠獲得目標的兩維空間和一維光譜信息。
所述信號獲取與處理系統(tǒng)可以采用普通微機，再加上專用電路板制成，它把從探測器獲取的干涉圖信號放大以后轉化為數(shù)字信號并進行處理，最終得到目標的光譜信息和圖像信息。
在偏振型橫向剪切干涉儀的前方最好增設前置光學組件，該前置光學組件可以由前置物鏡和準直鏡兩部分組成，它將目標發(fā)出的輻射進行收集、準直并減小雜散光。
前置光學組件具有將目標發(fā)出的輻射進行收集、準直和減小雜散光等作用，其結構可采用折射、折反射和反射等多種形式。由于儀器要求準直光進入到下一部分，如果從前置光學組件出射的光束不是準直光，會影響復原光譜的準確性，所以將目標的輻射轉變?yōu)闇手惫馐乔爸霉鈱W組件的主要目的。當整個系統(tǒng)的光能量不足時，加大前置光學組件的入瞳直徑，可以增大進入光學系統(tǒng)能量數(shù)倍，此時，前置光學組件中可以加入合適的光闌，以便有效地抑制系統(tǒng)的雜散光。
在沒有設置前置光學組件的情況下，要充分考慮光學系統(tǒng)的雜散光抑制問題，通?？梢酝ㄟ^加上一個外遮光罩的技術措施加以解決。
在本偏振型干涉成像光譜儀的結構組成內，還可以增設一個定標裝置，定標光路由切換鏡導入，在無前置光學組件的情況下，切換鏡設置在偏振型橫向剪切干涉儀的前方，而在設置有前置光學組件的情況下，切換鏡設置在前置光學組件以及偏振型橫向剪切干涉儀之間，該切換鏡將目標輻射進行切換，定標裝置在進行定標時，目標輻射的主光路不能進入后續(xù)的偏振型橫向剪切干涉儀，所述定標裝置用于對整個儀器系統(tǒng)的光譜響應和輻射度響應進行標定。
光學成像組件將剪切后的目標輻射收集到位于其像面的探測器上，輻射于此處發(fā)生干涉，干涉條紋方向與偏振型橫向剪切干涉儀的剪切方向垂直，干涉光程差與剪切量、探測器有效尺寸成正比，與光學成像組件焦距成反比。光程差越大，光譜分辨率越高。
探測器是干涉信號的接收器，探測器可以使用面陣探測器，在推掃方式工作時，能夠獲得目標的兩維空間和一維光譜信息。
信號獲取與處理系統(tǒng)把從探測器獲取的干涉圖信號進行數(shù)字化，并進行處理，最終得到目標的光譜信息和圖像信息。
定標裝置的主要功能是對整個儀器系統(tǒng)的光譜響應和輻射度響應進行標定，有光譜響應度定標、輻射度定標以及相對定標和絕對定標之分。光譜定標的目的是獲取實物的真實光譜圖。
本實用新型提出的偏振型干涉成像光譜儀的能量利用率高于一般色散型成像光譜儀的能量利用率。一般色散型成像光譜儀是把從目標來的輻射按照波長的長短散布在探測器的一個條帶上，如果光譜儀的光譜分辨率為100，則目標的輻射要按照波長從短到長分散到100個探測器單元上，每個探測器單元上接收的能量的平均值是普通照相機的百分之一。而本實用新型描述的偏振型干涉成像光譜儀在像面上的照度與相同孔徑照相機像面照度在一個量級。
可見，本實用新型所提供的偏振型干涉成像光譜儀能提供一定光譜范圍內的多張單色圖像。獲得一定光譜范圍內的任意一個極窄波段內的完整圖像，供使用者進行分析處理。
下面結合實施例所示附圖對本實用新型作進一步詳細說明。


圖1為偏振型干涉成像光譜儀的整體結構示意圖；圖2為偏振型橫向剪切干涉儀內部組件的配合示意圖。
參照圖1，偏振型干涉成像光譜儀由前置光學組件1、偏振型橫向剪切干涉儀2、光學成像組件3、探測器4構成。
從圖1中可以看出，前置光學組件1兩端分別為前置鏡11和準直鏡12，其近中央位置設有視場光闌13，前置鏡11位于前置鏡鏡筒14的前端，準直鏡12位于準直鏡鏡筒15的后端，調焦機構16設置在前置鏡鏡筒14的外周，光學成像組件3由固定件31固定在偏振型橫向剪切干涉儀2的后部。
結合圖2，偏振型橫向剪切干涉儀2由起偏器21，兩塊雙折射棱鏡22和23以及檢偏器24組成，兩塊雙折射棱鏡22和23的晶軸方向互相垂直。
權利要求1．一種偏振型干涉成像光譜儀，前端設置有偏振型橫向剪切干涉儀，之后為光學成像組件，再之后為探測器、并有信號獲取與處理系統(tǒng)連接于探測器，其特征是所述的偏振型橫向剪切干涉儀的結構為，前端設置起偏器，中間為一組雙折射棱鏡，末端為檢偏器；其中一組雙折射棱鏡為兩塊晶軸方向互相垂直的雙折射棱鏡。
2.根據(jù)權利要求1規(guī)定的偏振型干涉成像光譜儀，其特征是所述一組雙折射棱鏡選用以下任一方案制成A．兩塊雙折射棱鏡同為正晶體，B．兩塊雙折射棱鏡同為負晶體，C．兩塊雙折射棱鏡中的一塊為正晶體，而另一塊為負晶體。
3.根據(jù)權利要求2規(guī)定的偏振型干涉成像光譜儀，其特征是所述光學成像組件為一塊凸透鏡，所述探測器選用面陣探測器，所述信號獲取與處理系統(tǒng)由普通微機，再加上專用電路板制成。
4.根據(jù)權利要求1、2或3規(guī)定的偏振型干涉成像光譜儀，其特征是在偏振型橫向剪切干涉儀的前方設置有前置光學組件。
5.根據(jù)權利要求4規(guī)定的偏振型干涉成像光譜儀，其特征是所述前置光學組件中增設有光闌。
6.根據(jù)權利要求1、2或3規(guī)定的偏振型干涉成像光譜儀，其特征是它還具有一個定標裝置。
7.根據(jù)權利要求4規(guī)定的偏振型干涉成像光譜儀，其特征是它還具有一個定標裝置。
8.根據(jù)權利要求5規(guī)定的偏振型干涉成像光譜儀，其特征是它還具有一個定標裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種偏振型干涉成像光譜儀,由前置光學組件、定標裝置、偏振型橫向剪切干涉儀、光學成像組件、探測器和信號獲取與處理系統(tǒng)構成,前置光學組件由前置物鏡和準直鏡組成,在前置物鏡的后焦面處放置有視場光闌,定標裝置中的切換鏡位于前置光學組件和偏振型橫向剪切干涉儀之間,偏振型橫向剪切干涉儀由起偏器,兩塊雙折射棱鏡以及檢偏器組成,兩塊雙折射棱鏡晶軸方向互相垂直。
文檔編號G01J3/12GK2419588SQ99256129
公開日2001年2月14日 申請日期1999年12月28日 優(yōu)先權日1999年12月28日
發(fā)明者相里斌, 楊建峰, 阮萍, 張淳民, 王煒 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所