[实用新型]一种紧凑型差分干涉成像光谱仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种紧凑型差分干涉成像光谱仪。

背景技术

2013年，John M.Harlander提出实条纹多普勒非对称空间外差干涉仪的概念(HARLANDER J M,ENGLERTC R.Design of a real-fringe DASH interferometer for observations of thermospheric winds from a small satellite[C].Fourier Transform Spectroscopy.Optical Society of America,2013:FW1D.2.)，并基于氧原子红线(O[¹D]630nm)进行星载高层大气风场探测，给出设计系统的参数和具体模拟模型。2015年，中国科学院西安光学精密机械研究所对实条纹多普勒非对称空间外差干涉仪的概念和基本原理作出详细解释，(FEI Xiao-yun,FENG Yu-tao,BAI Qing-lan,et al..Real-fringe DASH interferometer for upper atmospheric wind and temperature observation:concept and simulation[C].The international Conference on Photonics and Optical Engineering and the Annual West China Photonics Conference(icPOE 2014).The international society for Optics and Photonics,2015:94492S-94492S-7.)并给出了系统中基本光学元件的参数，如闪耀光栅刻线密度等，并进行模拟和仿真，具体给出了针对氧原子红线(O[¹D]630nm)的干涉图像和不同初始相位下光程补偿Δd的系数变化对于干涉条纹频率的影响。

上述都是利用实条纹多普勒非对称空间外差干涉仪进行星载高层大气风场探测，只能实现大气风速的探测，在特定情况下，需要获得更多的大气风场信息，如大气成分信息，但上述的论文中都未明确提出实条纹多普勒非对称空间外差干涉仪具有除探测大气风速外的其他功能。

实用新型内容

为了获得大气成分信息，本实用新型提出一种紧凑型差分干涉成像光谱仪及其成像方法，该干涉成像光谱仪不仅能够成像而且可以获得目标的光谱信息。

本实用新型的技术解决方案是提供一种紧凑型差分干涉成像光谱仪，其特殊之处在于：包括沿光路依次设置的望远系统、滤波片、低色散模块、高色散模块、检偏器及探测器；

所述望远系统包括望远物镜及设置在望远物镜前焦面上的干涉仪入瞳；所述探测器位于望远物镜的像面上；

上述低色散模块与高色散模块均包括偏振分束棱镜、依次设置在偏振分束棱镜透射光路中的四分之一波片、扩视场棱镜与闪耀光栅及设置在偏振分束棱镜反射光路中的四分之一波片、扩视场棱镜与闪耀光栅；

上述望远物镜用于收集观测目标的光谱辐射；上述滤波片用于将收集观测目标的光谱辐射滤波；上述低色散模块用于将滤波后的光线分光，上述高色散模块用于将经低色散模块分光的光线聚集并射出；上述检偏器用于将出射光合束，上述探测器用于接收检偏器出射的干涉图像并将望远系统收集的光谱辐射成像。

本实用新型系统主要由一个低色散模块和一个高色散模块组成，即两套干涉结构，每个色散模块均包含闪耀光栅，偏振分束棱镜和四分之一波片，由于两个色散模块的色散方向是相反的即：低色散模块用于分光，高色散模块将光线聚集并出射。因此光线穿过检偏器后，将条纹定域在探测器上。

优选地，上述偏振分束棱镜上镀有偏振分束膜。

优选地，为了使分束器出射的两束光以littrow角入射至闪耀光栅，上述闪耀光栅与偏振分束棱镜的出射面具有夹角。

优选地，设置在低色散模块中的闪耀光栅的刻线密度小于设置在高色散模块中的闪耀光栅的刻线密度。

优选地，为了有效的利用光能，并且有效抑制杂散光，上述四分之一波片的透光轴和X方向成45°，定义低色散模块的入射光方向为Z方向，低色散模块的出射光方向为X方向。

优选地，为了提供能量利用率，上述检偏器的透光轴与X方向成45°角。

本实用新型还提供一种基于上述的紧凑型差分干涉成像光谱仪的成像方法，包括以下步骤：

步骤一：望远系统收集观测目标的光谱辐射，经滤波片后入射至低色散模块；