高通量雙折射干涉成像光譜裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學目標探測領(lǐng)域，涉及一種高通量雙折射干涉成像光譜裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]干涉高光譜成像技術(shù)通過在成像系統(tǒng)中加入干涉器獲取成像目標的干涉光強信息，利用傅里葉變換復原出成像目標的光譜數(shù)據(jù)立方體，具有高光通量、高空間分辨率和高光譜分辨率的優(yōu)點，在遙感成像、資源勘探、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有很大的應用潛力。
[0003]近年來，國內(nèi)外對該類高光譜成像技術(shù)進行了研究。其中，以色列Cabib等人研究了基于Sagnac干涉器的高通量干涉成像光譜技術(shù)，通過橫向剪切思想在探測器上形成干涉信號。在該類技術(shù)方案中，Sagnac干涉器需要損失至少一半的光通量。英國Harvey等人提出了基于Wol Iaston棱鏡干涉器的技術(shù)方案，該方案同樣基于橫向剪切干涉的思想，由于雙折射器件的光束剪切特性，系統(tǒng)可以實現(xiàn)直線光路結(jié)構(gòu)，但光通量比之Sagnac干涉器方案還要減少一半。美國Horton等人提出了基于Mach-Zehnder干涉器的技術(shù)方案，通過角度剪切思想形成兩個交錯的像平面，由探測器接收所形成的干涉信號。該類干涉器被稱為“像平面干涉儀”，它的光通量相與以色列Cabib的Sagnac干涉器方案類似。德國Posselt等人提出了基于Michelson干涉器的技術(shù)方案，同樣利用角度剪切干涉的思想，不需要準直光路結(jié)構(gòu)，光通量利用率同樣不及25%。國內(nèi)研究人員對相關(guān)的干涉成像方法也進行了深入研究，分別提出了各具特色的技術(shù)方案，其中包括西安交通大學張淳民等人提出的基于Savart棱鏡的雙折射型干涉成像光譜儀，光通量一般小于25%，因此光機系統(tǒng)信噪比較難提升。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種高通量雙折射干涉成像光譜裝置，解決了傳統(tǒng)雙折射干涉成像光譜技術(shù)方案中光通量損失較大的技術(shù)問題。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種高通量雙折射干涉成像光譜裝置，包括沿光路方向依次放置的前置成像物鏡、準直物鏡、組合起偏器、前置半波片、雙折射剪切器、后置半波片、組合檢偏器、后置成像物鏡和探測器;所有光學元件相對于儀器底座平面同軸等高;前置成像物鏡的成像面與準直物鏡的前焦面重合。
[0006]所述組合起偏器和組合檢偏器結(jié)構(gòu)相同，包括第一偏振分光棱鏡、第二偏振分光棱鏡和直角棱鏡，第一偏振分光棱鏡和第二偏振分光棱鏡的分光面相互垂直，直角棱鏡的兩個直角面鍍制高反膜，直角棱鏡的斜邊與第一偏振分光棱鏡的反射光出射面連接，與第二偏振分光棱鏡反射光入射面連接。
[0007]來自目標的入射光束通過前置成像物鏡成像在其像面上，隨后經(jīng)過準直物鏡，形成準直光束，以準直光束形式入射到組合起偏器，經(jīng)第一偏振分光棱鏡產(chǎn)生強度相等、振動方向互相垂直透射光和反射光，透射光再經(jīng)過第二偏振分光棱鏡出射，稱為透射線偏振光；反射光進入直角棱鏡，在兩個直角面依次反射后，進入第二偏振分光棱鏡，經(jīng)第二偏振分光棱鏡分光面出射，稱為反射線偏振光;兩束線偏振光經(jīng)過前置半波片，偏振方向旋轉(zhuǎn)45°，透射線偏振光進入雙折射剪切器后被分為強度相等、振動方向互相垂直兩束線偏振光，稱為第一透射線偏振光和第二透射線偏振光，且第一透射線偏振光和第二透射線偏振光被橫向開剪切開;反射線偏振光進入雙折射剪切器后被分為強度相等、振動方向互相垂直兩束線偏振光，稱為第一反射線偏振光和第二反射線偏振光，且第一反射線偏振光和第二反射線偏振光被橫向剪切開;上述四束線偏振光經(jīng)過后置半波片，偏振方向均旋轉(zhuǎn)45°;四束線偏振光分別進入組合檢偏器，每一束線偏振光進入組合檢偏器中，經(jīng)第一偏振分光棱鏡分光面分別產(chǎn)生透射光和反射光，透射光再經(jīng)過第二偏振分光棱鏡出射，反射光進入直角棱鏡，在兩個直角面依次反射后，進入第二偏振分光棱鏡，經(jīng)第二偏振分光棱鏡分光面出射;八束線偏振光經(jīng)過后置成像物鏡后，會聚于探測器靶面上產(chǎn)生四組干涉信息，分別為第一透射光和第二透射光在組合檢偏器中產(chǎn)生的透射光相互干涉，第一透射光和第二透射光在組合檢偏器中產(chǎn)生的反射光相互干涉，第一反射光和第二反射光在組合檢偏器中產(chǎn)生的透射光相互干涉，第一反射光和第二反射光在組合檢偏器中產(chǎn)生的反射光相互干涉；四組干涉信息被相同的光程差調(diào)制，并疊加重合在一起，進而由探測器獲得目標的干涉圖像信息。
[0008]還包括光闌，所述前置成像物鏡的成像面上設(shè)有光闌；前置半波片和后置半波片的光軸方向與其入射光偏振方向的夾角為22.5°;探測器的靶面位于后置成像物鏡的像面位置。
[0009]所述雙折射剪切器為Savart剪切器或雙Wollaston剪切器。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點在于:(I)相比于傳統(tǒng)的雙折射干涉成像光譜系統(tǒng)，光通量由原來的不足25%提高到80%以上。
[0011](2)干涉信息的疊加提高了系統(tǒng)信噪比，有利于提高光譜復原精度。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的高通量雙折射干涉成像光譜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明的組合起偏器和組合檢偏器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明的雙折射剪切器示意圖，其中(a)為雙Wollaston剪切器示意圖，(b)為Savart剪切器示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0016]結(jié)合圖1?圖3，一種高通量雙折射干涉成像光譜裝置，包括沿光路方向依次放置的前置成像物鏡1、準直物鏡2、組合起偏器3、前置半波片4、雙折射剪切器5、后置半波片6、組合檢偏器7、后置成像物鏡8和探測器9;所有光學元件相對于儀器底座平面同軸等高；前置成像物鏡I的成像面與準直物鏡2的前焦面重合。
[0017]所述組合起偏器3和組合檢偏器7結(jié)構(gòu)相同，包括第一偏振分光棱鏡11、第二偏振分光棱鏡12和直角棱鏡13，第一偏振分光棱鏡11和第二偏振分光棱鏡12的分光面相互垂直，直角棱鏡13的兩個直角面鍍制高反膜，直角棱鏡13的斜邊與第一偏振分光棱鏡11的反射光出射面連接，與第二偏振分光棱鏡12反射光入射面連接。
[0018]還包括光闌10，所述前置成像物鏡I的成像面上設(shè)有光闌10;前置半波片4和后置半波片6的光軸方向與其入射光偏振方向的夾角為22.5°;探測器9的靶面位于后置成像物鏡8的像面位置。
[0019]所述雙折射剪切器5為Savart剪切器或雙Wollaston剪切器。
[0020]來自目標的入射光束通過前置成像物鏡I成像在其像面上，經(jīng)光闌10去除雜散光，隨后經(jīng)過準直物鏡2，形成準直光束，以準直光束形式入射到組合起偏器3，經(jīng)第一偏振分光棱鏡11產(chǎn)生強度相等、振動方向互相垂直透射光和反射光，透射光再經(jīng)過第二偏振分光棱鏡12出射，稱為透