[发明专利]基于Amici棱镜分光的多狭缝偏振成像光谱仪

说明书

本发明公开了一种基于Amici棱镜分光的多狭缝偏振成像光谱仪，包括：前置望远物镜、偏振多狭缝、准直镜、双Amici棱镜、成像镜与探测器；其中，光辐射将无穷远处目标景物经过前置望远物镜成像于一次像面，一次像面处放置偏振多狭缝，光线经偏振多狭缝从准直镜平行出射后经过双Amici棱镜分光，分光后的光束通过成像镜，并由探测器获取目标景物的偏振光谱信息；其中，所述双Amici棱镜由三个三棱镜组成对称棱镜形式，所述偏振多狭缝为三狭缝结构。该方案通过将偏振多狭缝与双Amici棱镜相结合，得到更宽的视场范围。一次曝光可以直接获得目标景物的三个偏振信息，结合仪器整体推扫，可以获得目标景物的七维空间信息。

技术领域

本发明涉及光谱成像技术领域，尤其涉及一种基于Amici棱镜分光的多狭缝偏振成像光谱仪。

背景技术

成像光谱技术兴起于上个世纪八十年代，该技术集光学、光谱学、精密机械、电子技术及计算机技术于一体，是在多学科交叉融合基础上的创新。成像光谱仪能够获得被测目标的两维空间信息和一维光谱信息的“图谱合一”的光学遥感仪器，得到的图像数据被称为“数据立方体”(Data Cube)。

偏振是光的固有特性之一，光与介质的相互作用影响光的偏振状态,其变化模式和程度与介质的物理特性密切相关。由于伪装和自然背景表面的粗糙特性不同，使用光谱偏振探测技术进行迷彩伪装目标的检测与识别就拥有传统光强探测手段不具备的优势，对其进行深入研究无疑具有十分重要的理论意义和应用价值。

偏振成像光谱技术不仅可以获取目标景物的光谱图像数据立方体，还可以获取其偏振信息。传统光强探测获得三维信息量，偏振成像光谱技术将获取信息扩展到七维——空间两维、光谱维、偏振度、偏振方位角、偏振椭率和旋转方向。在对目标的成像探测过程中，利用目标和背景的偏振特性，能够将目标的信息加以提取，有助于提高目标探测识别的准确度。偏振成像光谱技术可以获取目标景物丰富的数据信息，在航空航天遥感、军事应用、科学实验、天文观测、环境监测、灾害评估、资源勘测、生物医学等领域必然有广泛应用。

光谱信息的获取是通过色散原件将相同入射角的不同波长的光线分开。目前使用成熟的色散元件有棱镜元件，不同波长对应不同的折射率而产生不同的出射偏向角而造成分光。单棱镜色散原理简单，应用方便，但是存在着很多无法避免的缺陷，比如：光谱分辨率存在严重非线性，在短波处与长波处的光谱分辨率可以相差10倍之多；空间方向的不同视场角对应的空间入射角不同，造成谱线弯曲；不同谱段的角放大率不一样，带来的色畸变，等等。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Amici棱镜分光的多狭缝偏振成像光谱仪，其结构共轴光路、稳定性高、能量利用率高、成像质量好，适用于生物医学、食品快速检测等民用领域。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于Amici棱镜分光的多狭缝偏振成像光谱仪，包括：前置望远物镜、偏振多狭缝、准直镜、双Amici棱镜、成像镜与探测器；其中，光辐射将无穷远处目标景物经过前置望远物镜成像于一次像面，一次像面处放置偏振多狭缝，光线经偏振多狭缝从准直镜平行出射后经过双Amici棱镜分光，分光后的光束通过成像镜，并由探测器获取目标景物的偏振光谱信息；

其中，所述双Amici棱镜由三个三棱镜组成对称棱镜形式，所述偏振多狭缝为三狭缝结构。

所述双Amici棱镜的三个三棱镜中，第一个与第三个三棱镜由冕牌玻璃制成，第二个三棱镜由火石玻璃制造。

所述偏振多狭缝为在玻璃基底上通过激光刻蚀的方式实现的三狭缝结构，然后通过镀膜方式实现获取宽谱段的偏振特性，三条狭缝获取目标景物的三个偏振态，再通过计算得到目标的四个偏振信息。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，应用偏振多狭缝结构，实现目标景物多偏振态获取；同时，采用了Amici棱镜分光，使得光学系统能量利用率高、自由光谱范围宽，适用于生物医学、食品快速检测等民用领域。