干涉型成像光普儀依據分光原理不同有哪些類型?
發布時間:2024-03-08
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光譜成像技術按照其分光方式的不同,可以分為色散型成像光譜儀和干涉型成像光普儀,其中色散型成像光譜儀根據其分光器件的不同分為平面光柵光譜儀、非平面光柵光譜儀和棱鏡分光光譜儀。本文對此作了介紹,感興趣的朋友可以了解一下!
光譜成像技術按照其分光方式的不同,可以分為色散型成像光譜儀和干涉型成像光普儀,其中色散型成像光譜儀根據其分光器件的不同分為平面光柵光譜儀、非平面光柵光譜儀和棱鏡分光光譜儀。本文對此作了介紹,感興趣的朋友可以了解一下!
與光柵與棱鏡的色散分光光譜儀不同,基于光束干涉現象實現入射光的光譜成分分析是光譜技術的另一個重要研究方向,傅里葉光譜儀就是該方向的典型代表。傅里葉光譜儀又名干涉型成像光譜儀,干涉型成像光譜儀將目標的入射光變成兩束相干光束,并利用不同光程差的相干光源會干涉出不同圖譜這一現象,對計算機采樣后的干涉圖譜進行傅里葉變換,實現像元干涉圖譜到其光譜圖譜之間的轉化,從而獲取到目標的光譜信息。傅里葉光譜儀的技術核心就是獲取光譜像元的干涉圖譜,因為該圖譜的好壞直接決定了干涉型成像光譜儀的光譜覆蓋范圍和儀器的整體性能。
根據實現方式的不同,干涉型成像光譜儀可以分為邁克爾遜干涉型光譜儀(時間調制型)、雙折射干涉型光譜儀(空間干涉型)和三角共路型光譜儀。
1.時間調制型光譜儀
時間調制型光譜儀通過平穩移動自身的動鏡結構,改變入射相干光東之間的光程差,從而實現目標在探測器像面上以時間序列調制的干涉圖譜。對該圖譜其進行傅里葉變換,能夠獲取目標高精度的光譜反射曲線。邁克爾遜傅里葉光譜儀對動鏡的機械驅動系統有較高要求。在動鏡勻速移動的過程中,任何對儀器的擾動,以及目標的位移,都會對目標光譜圖像的測量引入誤差。邁克爾遜光譜儀的結構,決定了它不適用于在惡劣環境中使用。
2.空間調制型光譜儀
空間調制型光譜儀借助起偏器、檢偏器和Wollaston 棱鏡將入射光變為兩束與檢偏器偏振化方向一致的二線偏振光,經成像系統后,可以在探測器上得到目標的干涉圖譜。雙折射型干涉成像光譜儀無內部運動部件,組裝結構緊湊,不易受外界擾動的影響,抗震動能力較強,可用于測量運動中目標的光譜。但空間調制型光譜儀的光學系統結構非常復雜,光譜分辨能力有限(狹縫太細會降低儀器信噪比),僅能夠推掃成像。與色散型光譜儀相比,空間調制型光譜儀不利于成本的降低和儀器的后續維護。
3.三角共路型干涉成像光譜儀
三角共路型干涉成像光譜儀也是空間調制型光譜儀,它使用分束器將狹縫出射的光分為反射光束和透射光束,通過分布在分束器兩側的反射鏡(一個動鏡和一個靜鏡)和傅里葉透鏡實現兩束相干光波程差的調制。由于三角共路型成像光譜儀能夠將相干光束沿相同路徑反向傳播,因此可以自動補償外界物理擾動對光譜儀的影響,并能夠完成對瞬變物體的光譜測量。但三角共路型光譜儀的光譜分辨能力介于邁克爾遜光譜儀和雙折射型光譜儀之間,儀器的體積和光譜分辨率只能兼顧一項,因此,三角共路型光譜儀在航天航空應用中并不常見。
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