专利名称：光纤傅立叶变换成像光谱仪装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤傅立叶变换成像光谱仪装置，属于紧凑型小型化成像光谱仪的技术 领域；特别涉及高分辨率高信噪比的成像光谱仪技术。
背景技术：
傅立叶变换成像光谱仪(Fourier Transform Imaging Spectrometer)属于一种成像型干 涉仪(Imaging Interferometer)。干涉型成像光谱仪测量双光束的干涉强度，测量过程中， 所有谱元均有贡献，传统的干涉成像光谱仪中虽然也有狭缝，但狭缝宽度不影响光谱分辨率， 只决定于空间分辨率的要求。在满足空间分辨率的前提下，狭缝可以较宽，从而使狭缝面积 和视场角较大。理论分析表明，在具有相同光谱分辨率的条件下，干涉型成像光谱仪的入射 通量往往较色散型成像光谱仪高得多。此外，在色散型成像光谱仪中，狭缝的高度会导致光 谱线弯曲，从而导致空间分辨率和光谱分辨率下降，因此限制了视场的任意加大。总之，与 色散型成像光谱仪相比，干涉型成像光谱仪在原理上具有高通量、高光谱分辨率、高信噪比、 大视场等优势。
现有的空间调制成像光谱仪大都是需要采用透反式或透射式的分束干涉结构；其 光路中大多包括傅立叶透镜和柱透镜，光路结构复杂，由此带来光谱范围有限、光能损失较 大、光学系统色差等问题；对于SAGNAC结构的空间调制成像光谱仪还存在一半的入射 光能量反回到入射方向的问题，因此光能损失较大、系统信噪比低。而本文提出的光 纤傅立叶变换成像光谱仪光谱仪的光路结构在原理上可以避免上述问题，因此发展光纤傅立 叶变换成像光谱仪光谱仪有实际意义。
在国际专利方面，美国专利US4523846[10]和US5777736[ll]分别介绍了采用Sagnac分束
结构的干涉型成像光谱仪，二者都包含透反式或透射式光学部件，没有光纤结构。
在国内专利方面，中国专利No. 99115952[2]和No. 99256131 [3]分别介绍了采用Sagnac
分束结构的干涉型成像光谱仪；No. 01213109 [4]、 No. 01213108 [5]以及No. 99256129 [6]分别 介绍了采用偏振型器件的干涉型成像光谱仪。
经文献检索，未见与本发明相同的公开报道。 参考文献 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，赵葆常，杨建峰，原新晶，高立民，王忠厚，袁艳，王炜， 一种干涉成像光谱 技术及其装置，中国专利99115952。相里斌，赵葆常，杨建峰，王炜，原新晶，高立民，王忠厚，袁艳，高灵敏度干涉成像 光谱装置，中国专利99256131。张淳民，相里斌，赵葆常，杨建峰，超小型稳态偏振干涉成像光谱仪，中国专利01213109。 [5]张淳民，稳态大视场偏振干涉成像光谱仪，中国专利01213108。相里斌，杨建峰，阮萍，张淳民，王炜，偏振型干涉成像光谱仪，中国专利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.
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，而提供一种光纤傅立叶变换成像光谱仪装置。 本发明在现在有技术的基础上改进而成。本发明的一种光纤傅立叶变换成像光谱仪装置
由前置望远镜l、光纤狭缝2、半反半透分束镜3、两组光纤束4和5、焦平面探测器6组成。 该装置中采用一组光纤狭缝2，半反半透分束镜3和另外两组光纤束4和5的光路结构；其 中光纤狭缝2的入射端面位于其前方的前置望远镜l的焦平面上；半反半透分束镜 3位于光纤狭缝2之后；入射光纤狭缝2和光纤束4、光纤束5的光纤数目相同；光纤狭 缝2的第一根光纤和光纤束4的第一根光纤、光纤束5的第一根光纤紧贴在半反半透分束镜 3的两个侧面，光纤束4的第一根光纤接受光纤狭缝2的第一根光纤通过半反半透分束镜3 之后的反射光，光纤束5的第一根光纤接受光纤狭缝2的第一根光纤通过半反半透分束镜3 之后的透射光，其他光纤同第一根光纤进行一样的排列处理；光纤束4和光纤束5的每根光 纤长度都相同；光纤束4和光纤束5平行排列；焦平面探测器6平行于光纤束4和光纤束5 的出射端面。
工作时，前置望远镜把远距离的线状物成像在光纤狭缝上，这相当于在空间遥感系统中， 把垂直于推扫方向的远距离地面的线状目标成像于干涉系统的入射狭缝上。通过光纤狭缝之 后的出射光投射到半反半透分束镜表面，经过半反半透分束镜后，由光纤狭缝上发出的一束 光被分成两束相干光束；该两束相干光再经过两组光纤束投射到探测器表面，在焦平面探测 器表面形成混叠的干涉条纹的灰度图像分布。
本发明装置具有高分辨率、宽视场、高光通量、无动镜以及光学结构小型化的特点，特 别适合于航空航天遥感对地观测领域的高光谱成像系统。
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图1为本发明的光纤傅立叶变换成像光谱仪装置的结构示意图。 图2为本发明的实施例图。
具体实施例方式
下面结合附图1本发明作详细的描述
如图1所示，本发明装置由前置望远镜1、光纤狭缝2、半反半透分束镜3、光纤束4、 光纤束5、焦平面探测器6组成。其中，入射光纤狭缝2和光纤束4、光纤束5的光纤数目相
同；光纤狭缝2的第一根光纤和光纤束4的第一根光纤、光纤束5的第一根光纤紧贴半反半 透分束镜两个侧面，光纤束4的第一根光纤接受光纤狭缝2的第一根光纤通过半反半透分束 镜3之后的反射光，光纤束5的第一根光纤接受光纤狭缝2的第一根光纤通过半反半透分束 镜3之后的透射光，其他光纤同第一根光纤进行一样的排列处理；光纤束4和光纤束5的每 根光纤长度都相同；光纤束4和光纤束5平行排列；焦平面探测器平行于光纤束4和光纤束 5的出射端面。
工作时，前置望远镜1把远距离的线状物成像在光纤狭缝2上，这相当于在空间对地观测 系统中，把垂直于推扫方向的远距离地面的线状目标成像于干涉系统的入射狭缝上。通过光 纤狭缝2之后的出射光投射到半反半透分束镜3表面；经过半反半透分束镜3后，光纤狭缝 2出射的一束光被分为两束相干光；该两束相干光再经过光纤束4和光纤束5投射到探测器 表面，在焦平面探测器表面形成混叠的干涉条纹的灰度图像分布。
如图2所示，对焦平面探测器表面形成的混叠干涉条纹灰度图像进行去混叠处理和傅立 叶变换后，就得到目标的光谱。
权利要求
1. 一种光纤傅立叶变换成像光谱仪装置，其特征在于中该装置中采用一组光纤狭缝(2)，半反半透分束镜(3)和另外两组光纤束(4)和(5)的光路结构；其中光纤狭缝(2)的入射端面位于其前方的前置望远镜(1)的焦平面上；半反半透分束镜(3)位于光纤狭缝(2)之后；入射光纤狭缝(2)和光纤束(4)、光纤束(5)的光纤数目相同；光纤狭缝(2)的第一根光纤和光纤束(4)的第一根光纤、光纤束(5)的第一根光纤紧贴在半反半透分束镜(3)的两个侧面，光纤束(4)的第一根光纤接受光纤狭缝(2)的第一根光纤通过半反半透分束镜(3)之后的反射光，光纤束(5)的第一根光纤接受光纤狭缝(2)的第一根光纤通过半反半透分束镜(3)之后的透射光，其他光纤同第一根光纤进行一样的排列处理；光纤束(4)和光纤束(5)的每根光纤长度都相同；光纤束(4)和光纤束(5)平行排列；焦平面探测器(6)平行于光纤束(4)和光纤束(5)的出射端面。
全文摘要
本发明涉及一种光纤傅立叶变换成像光谱仪装置，属于紧凑型小型化成像光谱仪的技术领域。本发明的装置由前置望远镜1、光纤狭缝2、半反半透分束镜3、光纤束4、光纤束5及焦平面探测器6组成。工作时，前置望远镜1把远距离的线状物成像在光纤狭缝2上，通过光纤狭缝2之后的出射光投射到半反半透分束镜3表面，经过半反半透分束镜3后，由光纤狭缝2上发出的一束光被分成两束相干光束；该两束相干光再经过光纤束4和光纤束5投射到焦平探测器6表面，在焦平面探测器6表面形成混叠的干涉条纹的灰度图像分布。本发明装置具有高分辨率、宽视场、高光通量、无动镜以及光学结构小型化的特点，特别适合于航空航天遥感对地观测领域的高光谱成像系统。
文档编号G01J3/45GK101382456SQ200810233479
公开日2009年3月11日 申请日期2008年10月24日 优先权日2008年10月24日
发明者杨卫平, 石俊生, 罗永道 申请人:云南师范大学