[实用新型]光谱成像装置

说明书

本公开涉及一种光谱成像装置，该装置包括光源装置、分束器、第一超透镜、第二超透镜和探测装置；其中，光源装置用于提供准直光；分束器用于将准直光分为强度相等的两束相干光，并将两束相干光分别入射至第一超透镜和第二超透镜；并且，分束器能够接收来自第一超透镜和第二超透镜的衍射光，并使衍射光形成定域干涉；探测装置用于接收基于定域干涉的成像，并基于成像获取干涉条纹函数；其中，第一超透镜和第二超透镜均包括基底和基底表面的纳米结构，并且能够基于纳米结构的相位分布，对相干光进行相位调制。该装置能够使调制维度从一维提高到二维，并且实现装置小型化、轻量化、低成本化以及精确化的效果。

技术领域

本公开涉及光谱仪器技术领域，更具体地，本公开涉及一种光谱成像装置。

背景技术

现有技术中，利用迈克尔逊干涉仪来形成不同的干涉图样，迈克尔逊干涉仪是利用两个平面全反射镜反射来自分光镜的两束光，但是两束光经过分光镜时会产生光程差，因此还需要对光束进行补偿才能进行干涉。现有技术中另有利用闪耀光栅来代替平面全反射镜以形成干涉图样的方式。

但是，闪耀光栅虽然具有高衍射效率，但也存在周期性误差以及散射光，例如光谱重影的现象，使得在进行光谱成像时会产生较大误差以及负面影响。

实用新型内容

为了解决现有技术中光谱成像时产生误差和负面影响等问题，本公开中的技术方案基于超表面对空间外差光谱仪进行设计。

具体的，本公开提供了一种光谱成像装置，这种装置包括光源装置、分束器、第一超透镜、第二超透镜和探测装置；其中，

光源装置用于提供准直光；

分束器用于将准直光分为强度相等的两束相干光，并将两束相干光分别入射至第一超透镜和第二超透镜；并且，分束器能够接收来自第一超透镜和第二超透镜的衍射光，并使衍射光形成定域干涉；其中，第一超透镜和第二超透镜均包括基底和基底表面的纳米结构，并且能够基于纳米结构的相位分布，对相干光进行相位调制。方案中采用超透镜代替空间外差干涉仪中使用的光栅，实现对光程的调制作用，可以在二维方向对光束进行干涉调制，且是非动态的调制。

探测装置用于接收基于定域干涉的成像，并基于成像获取干涉条纹函数。

可选地，第一超透镜和第二超透镜具有相同的相位分布，并且第一超透镜和第二超透镜的法线方向均与入射的相干光的光轴呈θ角倾斜设置。

可选地，第一超透镜和第二超透镜具有相同的相位分布，并且第一超透镜和第二超透镜法线方向与入射的相干光光轴平行；第一超透镜和第二超透镜具有梯度的相位分布。现有技术中，需要将闪耀光栅严格地按照预设角度(Littrow角)倾斜设置，这给整个成像系统的装配精度带来了很高的要求。在本公开技术方案中，由于超透镜基于半导体工艺进行生产加工，其具备了半导体光刻工艺带来的极高精度，可以轻易、精确地使超透镜本身具备梯度的相位分布，鉴于此，超透镜可以与光轴垂直而不倾斜地设置，降低了安装和调试的难度，提高了干涉和成像的质量。

为了实现梯度的相位分布，在本公开技术方案中包括如下四种可选方式：

可选地，纳米结构的高度沿第一方向和/或第二方向梯度渐变减小，第一方向和第二方向垂直。

可选地，第一超透镜和第二超透镜中，纳米结构的等效折射率呈梯度渐变。

可选地，第一超透镜和第二超透镜中，构成不同行/列的纳米结构的材料不同。

可选地，第一超透镜和第二超透镜中，纳米结构的占空比呈梯度渐变。

可选地，第一超透镜和第二超透镜的法线垂直。

可选地，分束器包括半反半透镜，并且设置为：

能够使准直光中的一部分反射并入射至第一超透镜，能够使准直光的另一部分透射并入射至第二超透镜；