[发明专利]基于阶梯相位反射镜的偏振干涉成像光谱仪及制作方法

摘要

基于阶梯相位反射镜的偏振干涉成像光谱仪的制作方法,涉及红外偏振成像光谱测量仪器技术领域，解决现有目标场景中偏振信息、图像信息和光谱信息的同时获取以及偏振成像光谱仪器的微小型化与集成化问题，包括准直镜、四通道偏振器、四通道成像镜、分束器、平面反射镜、双周期阶梯相位反射镜、中继成像镜和面阵探测器，本发明通过四通道偏振器、四通道成像镜与双周期阶梯相位反射镜之间的光场耦合实现对像场偏振与干涉的调制，从而获取目标场景的四通道偏振干涉图像，通过一次扫描即可获取目标场景的偏振、图像和光谱信息，具有微小型、轻量化、结构简单、集成度高、测量速度快、信息量多等优点。

主权项

1.基于阶梯相位反射镜的偏振干涉成像光谱仪，包括准直镜(1)、四通道偏振器(2)、四通道成像镜(3)、分束器(4)、平面反射镜(5)、双周期阶梯相位反射镜(6)、中继成像镜(7)和面阵探测器(8)，其特征是；/n携带目标偏振图谱信息的入射光场经准直镜(1)被准直为平行光场，所述平行光场经四通道偏振器(2)分为四个偏振状态，并在四通道成像镜(3)的像方焦面形成偏振像场阵列；/n分束器(4)将所述偏振像场阵列进行强度等分后分别投射到平面反射镜(5)和双周期阶梯相位反射镜(6)上形成两个相干偏振像场阵列；双周期阶梯相位反射镜(6)对所述偏振像场阵列中每个偏振像场单元进行相位调制后返回分束器，经中继成像镜(7)在面阵探测器(8)上与平面反射镜(5)反射的偏振光场叠加成像；/n其特征是；/n所述四通道偏振器(3)的每个偏振通道与四通道成像镜(4)的每个成像通道一一对应，每个偏振通道对应出射光场的一种偏振态；所述四通道成像镜(4)对横向空间形成四个成像通道；所述的每个成像通道对应一个偏振通道，从而对应一个偏振像场；且每个成像通道的像方视场对应于双周期阶梯相位反射镜的一个象限，不同偏振像场单元受到双周期阶梯相位反射镜不同区域的调制，面阵探测器(8)像面获得具有四个不同偏振状态且每个偏振状态具有相位差空间分布形式的偏振干涉图像阵列；/n所述四通道成像镜(4)的四个成像镜通道的圆形视场阵列与双周期阶梯相位反射镜对应的方形孔径之间为四通道相切相接结构，即四通道成像镜的每个圆形成像视场分别与双周期阶梯相位反射镜的两条中线相切，同时与双周期阶梯相位反射镜的角点相接；/n所述分束器(3)为带有栅棱结构的轻型分束器由栅棱、分束窗和分束膜组成，所述栅棱对分束器进行空间分割形成分束窗阵列，分束膜位于分束窗上表面或分束窗和栅棱的上表面，栅棱对分束膜起支撑作用；/n栅网分束器中的栅棱在横向的宽度是其纵向宽度的倍，分束窗在横向的宽度是其纵向宽度的倍，分束窗在横向和纵向的占空比相同；/n所述栅网分束器中的栅棱宽度范围为1nm-100cm，分束窗宽度范围为1nm-100cm；栅棱厚度范围为1nm-100cm，分束窗厚度范围为1nm-100cm；/n所述栅网分束器中的栅棱的剖面结构为单面矩形、单面平行四边形、单面梯形、双面矩形、双面平行四边形或双面梯形；/n采用超精密机械加工方法和MOEMS技术实现分束器的制备；/n采用超精密机械加工方法制备过程为：在基底上通过一体切割、研磨及抛光技术获得栅棱和分束窗，再整体蒸镀分束膜，完成器件制备；/n采用MOEMS技术实现分束器的制备由以下步骤实现：/n步骤一、选取单晶硅作为基底，并在所述单晶硅表面制备掩蔽膜；/n步骤二、定向光刻，通过刻蚀法去除边槽图形内的掩蔽膜，露出边槽图形；采用单晶硅各向异性腐蚀液腐蚀边槽，边槽腐蚀深度等于分束窗最终的厚度；/n步骤三、第二次光刻，通过刻蚀去除分束窗图形内的掩蔽膜，露出分束窗图形；采用单晶硅各向异性腐蚀液同时腐蚀边槽和分束窗，腐蚀深度至边槽腐蚀到厚度为0，分束窗达到最终的厚度；/n步骤四、去除栅棱表面的掩蔽膜，整体蒸镀分束膜，完成分束器的制备。/n