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《大孔径静态干涉成像光谱仪的干涉系统分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第21卷第3期光学学报Vol.21,No.32001年3月ACTAOPTICASINICAMarch,2001文章编号:0253-2239(2001)03-0330-05*大孔径静态干涉成像光谱仪的干涉系统分析董瑛相里斌赵葆常(中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学研究室,西安710068)摘要:从不同方面说明大孔径静态干涉成像光谱仪的特点,介绍其干涉系统的光学原理,分析基于横向剪切干涉仪的干涉系统设计思想,讨论两种高通量大视场横向剪切干涉仪,总结了大孔径静态干涉成像光谱仪的主要优点。关键词:成像光谱技术;干涉仪;静态;高通量中图分类号:O433.1文献标识码:A1引言2大孔径静
2、态干涉成像光谱仪原理成像光谱技术是本世纪80年代出现的一项融大孔径静态干涉成像光谱仪是在普通照相系统光学、光谱学、精密机械、电子技术及计算机技术于中加入横向剪切干涉仪,从而使像面上得到的不再一体的高新科技。由于它能够获得被测目标的空间是目标的直接图像,而是目标的/干涉图像0,如图1和光谱的丰富信息,因此在航空航天遥感、军事侦所示。/大孔径静态0的提法是针对干涉系统的特点察、科学实验、环境监测、资源勘测以及工、农业等许而言的。与通常意义上的空间调制型干涉成像光谱多方面具有重要的应用价值。成像光谱技术目前主仪不同,此干涉系统没有入射狭缝,因而是/大孔径0要有三种类型,即色散型、干涉型和
3、计算层析型。其的;与时间调制型干涉成像光谱仪不同,此干涉系统中色散型最为成熟,已应用于工程且已取得了很好中没有扫描运动部件,因而是/静态0的。的效果;计算层析型还处于研究阶段,由于它必须以像元数十分巨大的CCD探测器及计算速度更快的计算机为支持,因而在应用上还存在一定的困难;介于两种之间的干涉型已处于研究新原理、新方案、设计新仪器、研制实验室样机和初步应用阶段,因此专家预测,它将成为下一代实用化成像光谱技术的代[1]表。干涉成像光谱技术目前主要有两种,一种是基于迈克耳孙干涉仪的时间调制型,另一种是基于横向剪切干涉仪的空间调制型。干涉型光谱仪较之色Fig.1Largeaperture
4、staticimagingspectrometry散型光谱仪具有高通量和高信噪比两大优势,但作(LASIS)为成像光谱仪,时间调制型的成像视场受到光谱分2.1图像特征辨率的限制,而空间调制型的能通量与空间分辨率图2是某一时刻大孔径静态干涉成像光谱仪获之间也存在着矛盾。得的一幅完整的CCD图像,可以看作是被干涉仪调鉴于此,我们以高通量大视场干涉系统为核心,制过的一幅全视场景物图像。在图的中部,干涉条设计了大孔径静态干涉成像光谱仪(LASIS)。本文纹很明显,景物的空间信息则有些模糊;在图的边从不同方面介绍大孔径静态干涉成像光谱仪的特缘,物像对应关系很明显,却几乎看不到干涉条纹。点,重
5、点论述干涉系统的光学原理和设计思想,并对得到这样的图像是由大孔径静态干涉成像光谱仪干这一新型成像光谱仪的主要优点作出总结。涉系统的特点决定的:随着视场角的增大,干涉仪产*863-2高科技资助项目。生的光程差增大,干涉现象减弱,图像被调制的程度收稿日期:1999-05-10;收到修改稿日期:1999-12-13就降低。3期董瑛等:大孔径静态干涉成像光谱仪的干涉系统分析331用,使得空间信息只在狭缝高度方向上获得,而光谱信息则只在狭缝宽度方向上获得。这样,对于横向剪切干涉仪只需研究从狭缝宽度方向入射的光线。Fig.2CCDimageofLASIS2.2数据处理根据傅里叶变换光谱学原理,
6、干涉图与光源的光谱分布之间存在傅里叶变换关系,这正是大孔径静态干涉成像光谱仪获得光谱信息的依据。大孔径Fig.3Spatiallymodulatedimaginginterferometer(SMII)静态干涉成像光谱仪数据处理包含两个主要内容,对于图1所示的大孔径静态干涉成像光谱仪,即从干涉图像复原物点的光谱分布以及还原景物的去掉其中的横向剪切干涉仪就成为一个典型的照相真实图像。系统。这时面阵探测器上得到的将是与景物有着简大孔径静态干涉成像光谱仪利用面阵探测器并单物像对应关系的图像。加入横向剪切干涉仪后,依靠推扫获得两维空间信息和一维光谱信息。对于携带景物空间信息的光线在到达探测
7、器之前都要经视场中的每一点,随着飞行器的推扫,其相对于干涉过干涉仪的调制,因而面阵探测器上得到的图像不仪的视场角将发生变化,当飞行器扫过一个全视场仅体现了视场中物点的空间分布情况同时又包含了的面积时,将得到这一点的干涉图,对干涉图实施傅物点的光谱信息。探测器单元将图像离散化,相当里叶变换就得到该物点的光谱分布。如果对视场中于对空间信息和光谱信息同时进行采样,因此空间的每一点作同样的处理,再将它们的光谱信息与其分辨率和光谱分辨率都是由探测器单元数决定的。空间位置信息结合
