基于雙平面直角反射鏡的紅外干涉成像光譜儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及成像光譜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種靜態(tài)、高通量的基于雙平面直角反射鏡的紅外干涉成像光譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002]干涉成像光譜技術(shù)，相對于傳統(tǒng)色散分光成像光譜技術(shù)，擁有高通量、高信噪比的優(yōu)勢，特別適用于常溫目標輻射較弱的紅外波段，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測、物質(zhì)鑒別等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
[0003]1991年，法國太空空間與戰(zhàn)略系統(tǒng)分部就研制出邁克爾遜干涉型時間調(diào)制傅里葉變換成像光譜儀【D Simenon1.New concept for high-compact imaging Fouriertransform spectrometer (IFTS) [C].SPIE, 1991, 1479:127-138】，該成像光譜儀米用線性往復(fù)掃描方式，穩(wěn)定性差，工藝復(fù)雜。
[0004]2004年象山星旗電器科技有限公司提出了窗掃靜態(tài)紅外傅里葉變換成像光譜儀系統(tǒng)【中國專利，申請?zhí)?201420381552.7】，采用靜態(tài)邁克爾遜干涉原理，使用錯位布置的立體角反射鏡使光束產(chǎn)生橫向剪切，前置擺鏡。該系統(tǒng)使用立體角反射鏡減小了光學(xué)元件間的限制，便于光學(xué)設(shè)計和像差校正，但是立體角反射鏡的圓形有效口徑與光束在該處的矩形投影不匹配，需要較大口徑的立體角反射鏡否則會產(chǎn)生漸暈，進而影響反演光譜的準確性。
[0005]2005年，中科院西安光學(xué)精密機械研究所提出了高穩(wěn)定度干涉成像光譜儀的成像方法及實現(xiàn)該方法的光譜儀【中國專利，申請?zhí)?200510096119.4】，該技術(shù)使用“角反射鏡+斜面轉(zhuǎn)鏡”構(gòu)成變形的時間調(diào)制型邁克爾遜干涉儀。該技術(shù)將邁克爾遜干涉儀中動鏡的移動變?yōu)樾泵孓D(zhuǎn)鏡的連續(xù)轉(zhuǎn)動，提高了穩(wěn)定性。但該光譜儀的光路太長，視場大小受到限制，且對一個視場的景物掃描一個完整周期才能轉(zhuǎn)向下一個視場，大面積推掃時需要進行圖像移動補償修正。
[0006]綜上所述，迄今為止時間調(diào)制型傅立葉變換成像光譜儀的動鏡線性掃描和轉(zhuǎn)鏡掃描原理各有特點，但都存在穩(wěn)定性差、工藝復(fù)雜和視場受限等問題；而時空混合調(diào)制型的窗掃靜態(tài)紅外傅里葉變換成像光譜儀系統(tǒng)，存在角反射鏡有效口徑與光束投影不匹配的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了結(jié)構(gòu)緊湊而穩(wěn)定、高通量的一種基于雙面直角反射鏡的紅外干涉成像光譜儀。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0009]所述一種基于雙平面直角反射鏡的紅外干涉成像光譜儀，其特征在于:包括旋轉(zhuǎn)平臺、分束器、第一直角反射鏡、第二直角反射鏡、成像物鏡、面陣探測器、控制與信息處理模塊；分束器、第一直角反射鏡、第二直角反射鏡、成像物鏡、面陣探測器均安裝在旋轉(zhuǎn)平臺上；控制與信息處理模塊控制旋轉(zhuǎn)平臺和面陣探測器，并接收面陣探測器信號；
[0010]第一直角反射鏡和第二直角反射鏡均是由兩個平面反射鏡以90°角膠合而成；
[0011]紅外干涉成像光譜儀的光軸過分束器中心，且與分束器的分光面成45°角；第一直角反射鏡、第二直角反射鏡布置在分束器兩側(cè)；沿紅外干涉成像光譜儀的光軸入射的入射光經(jīng)分束器分成第一反射光和第一透射光；第一反射光經(jīng)第一直角反射鏡反射后，再經(jīng)分束器分成第二反射光和第二透射光；第一透射光經(jīng)第二直角反射鏡反射后，再經(jīng)分束器分成第三反射光和第三透射光；第二透射光和第三反射光存在橫向剪切量，并入射成像物鏡，后會聚在面陣探測器上的同一點并發(fā)生干涉。
[0012]進一步的優(yōu)選方案，所述一種基于雙平面直角反射鏡的紅外干涉成像光譜儀，其特征在于:分束器由分光鏡和補償鏡組成，分光鏡與補償鏡材料、厚度相同；分光鏡與補償鏡貼合的一面鍍分光膜，分光鏡另一面以及補償鏡的兩個面鍍增透膜。
[0013]進一步的優(yōu)選方案，所述一種基于雙平面直角反射鏡的紅外干涉成像光譜儀，其特征在于:分束器為單片紅外光學(xué)玻璃平板，紅外光學(xué)玻璃平板兩面均為一半鍍分光膜，另一半鍍增透膜，且一面的分光膜與另一面的增透膜位置對應(yīng)。
[0014]進一步的優(yōu)選方案，所述一種基于雙平面直角反射鏡的紅外干涉成像光譜儀，其特征在于:分束器上所鍍的分光膜為紅外寬波段的等比消偏振分光膜系。
[0015]進一步的優(yōu)選方案，所述一種基于雙平面直角反射鏡的紅外干涉成像光譜儀，其特征在于:面陣探測器為中波和/或長波紅外波段的探測器。
[0016]有益效果
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0018]1)成像光譜儀自身光路中無任何運動部件，僅依靠所搭載平臺的移動或轉(zhuǎn)動采集數(shù)據(jù)，穩(wěn)定性高。
[0019]2)光學(xué)結(jié)構(gòu)僅由5個部件構(gòu)成，無需前置光學(xué)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，布置緊湊，光路很短，以較小的體積實現(xiàn)大視場和高通量。
[0020]3)在平面反射鏡和立體角反射鏡間取折中，使用雙平面直角反射鏡，相對于平面反射鏡提高了儀器的穩(wěn)定性，相對于立體角反射鏡又能更好與光束投影匹配，減小體積。使用的雙平面直角反射鏡具有矩形通光口徑，與光束在此處的投影匹配，避免了“漸暈”效應(yīng)。
[0021]4)分束器可以選用自補償分束鏡，結(jié)構(gòu)更緊湊，減小了系統(tǒng)的體積和重量，適用于航空光電設(shè)備。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0023]圖2為分束器兩種形式的示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明的平移窗掃實施例的示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明的轉(zhuǎn)動窗掃實施例的示意圖。
[0026]附圖標號說明:1-分束器，2-第一雙平面直角反射鏡，3-第二雙平面直角反射鏡，4_成像物鏡，5-面陣探測器，6-控制與信息處理模塊，7-旋轉(zhuǎn)平臺，8-飛行器，9-地面，10-儀器殼體，11-遠處景物。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0028]參見附圖1，本發(fā)明的基于雙平面直角反射鏡的紅外干涉成像光譜儀主要包括分