[发明专利]一种差分快照式成像光谱仪与成像方法

摘要

一种差分快照式成像光谱仪与成像方法属于快照式成像光谱技术领域；该光谱仪在传统成像光谱仪的基础上，增加了偏振分光器，将传统单光路结构改变为平衡臂和非平衡臂的双光路结构；该成像方法，利用平衡臂光电探测器及信号处理部件得到的干涉信号减去非平衡臂光电探测器及信号处理部件得到的干涉信号，再经过去直流、切趾、相位校正和傅里叶变换处理，得到目标的图像和光谱信息；本发明不仅可以快速地捕捉运动目标的图像和光谱信息，而且可以大幅提高系统的信噪比，有利于在精细测量领域中应用。

主权项

一种差分快照式成像光谱仪，沿光线传播方向依次设置成像镜（1）、入射光阑（2）、准直镜（3）、微透镜阵列（4），其特征在于：还包括偏振分光器（5）、平衡臂半波片一（61）、平衡臂诺马斯基棱镜一（62）、平衡臂半波片二（63）、平衡臂诺马斯基棱镜二（64）、平衡臂检偏器（65）、平衡臂光电探测器及信号处理部件（66）、非平衡臂半波片一（71）、非平衡臂诺马斯基棱镜一（72）、非平衡臂半波片二（73）、非平衡臂诺马斯基棱镜二（74）、非平衡臂半波片三（75）、非平衡臂检偏器（76）和非平衡臂光电探测器及信号处理部件（77）；来自目标物的光线经过成像镜（1）汇聚在入射光阑（2）上，再经过准直镜（3）到达微透镜阵列（4），光线经过微透镜阵列（4）后射入偏振分光器（5），光线经过偏振分光器（5）后分成沿原传播方向继续传播的平衡臂光线，和与平衡臂光线垂直的非平衡臂光线，所述的平衡臂光线和非平衡臂光线均为线偏振光；定义平衡臂光线的传播方向为z轴方向，非平衡臂光线的传播方向为x轴方向，以x轴和z轴方向为基准，按照右手螺旋定则定义y轴方向；沿光线的传播方向看，平衡臂光线的偏振方向沿x轴方向，非平衡臂光线的偏振方向沿y轴方向；平衡臂光线经过偏振分光器（5）后射入快轴位于xoy平面内并与x轴成22.5°的平衡臂半波片一（61），平衡臂光线经过平衡臂半波片一（61）后，偏振方向变为与x轴y轴均成45°角，再经过平衡臂诺马斯基棱镜一（62）后，分成偏振方向分别沿x轴方向和y轴方向的两束线偏振光，再经过平衡臂半波片二（63）后，偏振方向互换，分别沿y轴和x轴方向，再经过平衡臂诺马斯基棱镜二（64）折射，到达透光轴方向为与x轴y轴均成45°角的平衡臂检偏器（65），此时两束光线的偏振方向均与检偏器的透光轴方向相同，最后到达平衡臂光电探测器及信号处理部件（66）并发生干涉；非平衡臂光线经过偏振分光器（5）后射入快轴位于yoz平面内并与y轴成22.5°的非平衡臂半波片一（71），非平衡臂光线经过非平衡臂半波片一（71）后，偏振方向变为与y轴z轴均成45°角，再经过非平衡臂诺马斯基棱镜一（72）后，分成偏振方向分别沿y轴方向和z轴方向的两束线偏振光，再经过非平衡臂半波片二（73）后，偏振方向互换，分别沿z轴和y轴方向，再经过非平衡臂诺马斯基棱镜二（74）折射，并经非平衡臂半波片三（75），到达透光轴方向为与y轴z轴均成45°角的非平衡臂检偏器（76），此时两束光线的偏振方向均与检偏器的透光轴方向相同，最后到达非平衡臂光电探测器及信号处理部件（77）并发生干涉。