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