反射转镜式干涉光谱仪光程差的一般表达式_论文

第3卷, 1 1 第 期  20 11年 1月       谱 学 与 光 谱 分 析 e An y   S  t o c py a d  pe ta  n 1 s s p c r s o   n Soec r lA a  i Vo . 1 No 1 p 2 3 2 6 13 , . ,p 6 —6   J n ay,2 1   au r 01 反 射转 镜 式 干 涉光 谱仪 光 程差 的一般 表 达式  周锦松  ,相 里斌  ,魏儒义  ,景娟娟。   1 .中 国科 学 院 光 电 研 究 院 , 京  10 9  北 010 2 .中国科学 院西安光学精密机械研 究所 ,中国科学院光谱成像技术重点实验室 , 陕西 西安 7 0 1  119 摘 要 对反射转镜式干涉光谱仪 的原理进行 了介绍 ,从 马 吕斯定律 和角反 射体 的反 射特性 人手 , 择转  选 镜反射 面的旋转 中心作为入射光束和 出射光束等波 面的参考点 ,对反射转镜 式干 涉光谱仪 的光程 差进行 了  分析计算 ,给出反射转镜式于涉光谱仪任意时刻光程 差及最 大光程 差的一般 表达式 ,分析 影响最 大光程差  和光程差变化周期 的因素 , 为反射转镜式干涉光谱仪的设计与研制提供理论指导 。   关键词 光谱仪 ; 傅里叶变换 ; 反射转镜 ; 光程差  文献 标 识 码 :   A 中图分类号 : TH7 4 1 4.  镜 式干涉光谱仪每个时刻光程及最大光程差的一般化简单表  引  言  相对于色散型光谱仪 , 于时 间凋制 的干涉光谱仪 具有  基 多通道(el e 优点 ) fe t lg 、高通 量( cun t j q io 优点) a 、波数 准确度  高 (o n s 点 ) 杂 散 光 低 等 优 点 l , 对 微 弱 信 号 目标 进  cn e 优 及 1 可   达 式 , 对 影 响 最 大 光 程 差 的 因素 进 行 了分 析 。 并   1 反射转镜式干涉光谱仪  反射转镜式干涉光谱仪依靠倾斜反射镜的旋转使两束光  产生变化 的光程差 , 到随时问变化 的干涉谱 ,反演 得到被  得 探测 目标的光谱信息 。   D  行高灵敏度光谱探测 , f 几   年来一 直受 到世 界各 国的广泛关  注 并 得 到 了快 速 发 展 , 工 农 业 生 产 、 学研 究 、 境 监测 、 在 科 环   航空航天遥感等领域有着广泛的应用 。   自was ot dw r   于 2 世纪 9 代提 出透射转 镜式 干  0 O年 涉光谱技术以来 , 基于旋转镜 的时 间调制型 干涉光谱技术 成  为 一 种 新 的 研 究 方 向 。Gr fh ̄ 提 出 反 射 转 镜 式 f 涉 光 谱  i i s] ft 4 L2   技术 , 克服 了传统直线动镜式干涉光谱技术 和透射转镜式 干  涉光谱技术 的诸多不足 ,具有稳定 性好 、无需辅 助光 路 、能  量 利 用 率 和 光 谱 分 辨 率 高 、测 量 速 度 快 、实 时 性 好 等 优 点 ,   尤其适于野外复杂环境 、 航空航天遥感与快 速光 谱探测 等特  殊要求 。   光程差的分析计 算对 于 f涉光 谱仪 的设 计 具有 重要 意  义。 在典型迈克尔逊f涉光谱仪 中 , 直线运 动 的平 面反射 镜  移 动 的距 离 为 L时 , 光程 差 变 化 为 2 而 反 射 转 镜 式 干 涉 光  L, M 1   谱仪的光程 差分 析计算 则要 复杂得 多 。文献 E 2 s 对反 射转 镜  式干涉光谱仪 的光程差进行 了分析 ,推导 了光程差公 式 , 但  公式繁琐 ,中间参数多 , 以获得 光谱仪每 个时刻 光程及 最  难 Fi.1 Re e tng r atn   u ir ta s o m  p c r m e e   g   l f c i  ot i Fo re  r n f r s e to tr g 如 图 1所示 , 探 测 目标 的 辐 射 经 前 置 光 学 系 统 U 准  被 大光程差 的简单表达式 。   本 文从 马 吕斯 定 律 和 角反 射 体 的 特 性 出 发 ,推 导 反 射 转  收稿 日期 :2 1—32 , 000 —2 修订 日期 :2 1—62  0 00  6 直后入射 到镀有半透半反膜的分束器 B 上 , s 分束 器 B S将光  束分为反射光束 和 透射 光 束。其 中反射 光 束经倾 斜 反 射镜  基金 项 目 :国 家 自然 科 学 基 金 项 目 (0 0 0 3 和 国 家 重点 基 础 研 究 发 展 计 划 项 目 (0 9 B 2 0 5 资 助  4851) 20C 740) 作者 简 介 : 锦 松 ,1 7 生 ,中 国科 学 院 光 电研 究 院 副研 究 员  周 9 7年 * 讯 联 系 人  通 emal - i :we u i@y h o cm. n i y5 a o .o c  r ema :j h u o ta.n - i s o @ p.c c  l z 24 6  光谱学与光谱分析  面 的单 位 法 向量 为  n 一 ( i& o O , sn sn c s ) sn s 一 i O iO, o 0   第 3 卷  1 R 反射到 角 反 射 体 C M C,角 反 射 体 C C将 其 反 射 回转 镜  R 再反射到垂直反射镜 M2 然后又沿原光路返 回到分 束  M, , 器B; S 透射光束经 垂直 反射镜 M1沿原 光路返 回到 分束器  () 4  设轴上入射光线与转镜转轴的夹角为 a 取锐 角) 则 A ( , O  的单位 向量为  U 一 ( ,    )一 ( ia 0, c s ) 五  y , sn , 一 o a  

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