[发明专利]超高光谱分辨率红外傅里叶光谱探测仪

说明书

技术领域

本发明涉及空间光电仪器技术，具体指一种超高光谱分辨率红外傅里叶光谱探测仪，它应用于卫星遥感大气成份探测。

背景技术

对于卫星遥感大气成份探测，很多场合需要探测化学成份的红外精细光谱。例如O₃，H₂O，CH₄，N₂O，and HNO₃等。目前国际上在这一领域的仪器有三台。一台是德国的Michaelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding(MIPAS)(http://www.leos.le.ac.uk/mipas/)，另一台是加拿大的AtmosphericChemistry Experiment-Fourier Transform Spectrometer(ACE)(http://www.ace.uwaterloo.ca/)，还有一台是美国的Tropospheric EmissionSpectrometer(TES)。超高光谱分辩率红外光谱仪的核心系统是大光程差干涉系统。产生大光程差的光学系统主要就是高倍程干涉光学结构。本仪器设计的高倍程干涉光学结构与上述三个仪器不尽相同，因而具有不同的特点。MIPAS设计的倍程干涉结构见附图3。它的动镜是两个并排放置的角镜，两个角镜的运动方向相反，轨迹不在一条直线上。在一定时间内，一个动镜运动距离z，另一个动镜在相反方向也运动了z，角镜是反射式的，所以当动镜运动z时，两干涉光束的光程差为4z。说明它是一个四倍程干涉结构。TES设计的倍程干涉结构见附图4。它的动镜是两个背靠背放置的角镜，两个角镜的运动方向一致，运动轨迹在同一条直线上。在一定时间内，一个动镜运动距离z，另一个动镜在相同方向也运动了z，所以当动镜运动z时，两束干涉光的光程差为4z。说明它也是一个四倍程干涉结构。ACE设计的倍程干涉结构见附图5。它的动镜是置于摇臂架上的一对角镜，摇臂架围绕一点摆动，角镜作圆弧往复运动。在一定时间内，一个动镜运动距离z，另一个动镜在相同方向也运动了z。由于光线两次经过角镜，所以当动镜运动z时，两束干涉光的光程差为8z。说明它是一个八倍程干涉结构。

因为ACE结构具有较大的角镜摆动转架，因此运动质量较大(见附图6)；ACE动镜的运动为圆弧运动，对光程差速率的匀速控制不利；在ACE中，动镜运动还会引起从角镜射向反射镜的光线产生横向剪切运动，对干涉没有好处。另外，如要进一步增大光程差提高光谱分辩率，或是加长摇臂长度，或是增加摇动角度，前者将造成运动件尺寸和质量的增加，后者将要求增大角镜尺寸和运动的非线性。

发明内容

本发明的目的是提供一种平动式的八倍程干涉结构，解决摆动式八倍程干涉结构存在的技术不足。

本发明的技术方案如下：

干涉仪方案如附图1所示：干涉仪的红外光路和参考光路共光路，参考光路位于中央部分，红外光路位于周围部分，干涉仪两臂以分束器为对称布置，分束器6、补偿器7的法线与入射光束成30°夹角，第一折反镜(4)和第二折反镜(5)的法线与入射光成15°夹角，动镜1的两个反射角镜以背靠背方式联结在一起，光线垂直入射第一平面反射镜(2)和第二平面反射镜(3)，动镜的运动方向与入射光线方向一致，望远镜次镜17上有一小孔，参考光路的激光束穿过此小孔、滤光片9和平面反射镜15的中心孔。

两个反射角镜背靠背构成的动镜1安装在运动架上(见附图2)，运动架由4个线性轴承支撑于导轨上。导轨为两根平行布置的光滑圆杆，每根导轨上布置两个轴承，动镜布置在两轴承之间，导轨布置在动镜两旁，导轨方向就是动镜的运动方向，直线电机布置在两导轨的外侧，直线电机的动子与运动架联结，直线电机的定子与基板相连。

在本发明中光线从分束器6和补偿器7分成两束，经过第一折反镜(4)和第二折反镜(5)达到背靠背放置的两个反射角镜构成的动镜1，经角镜发射后光线射向第一平面反射镜(2)和第二平面反射镜(3)，反射镜的放置让光线垂直反射，这样光线又反射回角镜，再次通过角镜，由于光线在干涉仪中两次通过角镜，因而本干涉仪光学结构是一个八倍程干涉结构。

本发明的优点在于：