时空联合调制傅里叶变换成像光谱仪及制作方法

摘要

时空联合调制傅里叶变换成像光谱仪及制作方法，涉及对地观测成像光谱仪领域，解决现有成像光谱仪内部含有与空间分辨率有关的狭缝，限制了进入系统的光通量且实时性差的问题，包括前置光学成像系统、干涉系统、后置成像缩束系统和焦平面探测器，干涉系统包括平面反射镜、立方体分束器和多级阶梯微反射镜；目标光束经前置光学成像系统入射至立方体分束器分成两束光，一束光经立方体分束器反射至平面反射镜上成像为第一像点，另一束光经立方体分束器透射至多级阶梯微反射镜某个阶梯面成像为第二像点；第一像点和第二像点发出的光分别经立方体分束器透射和反射后入射至后置成像缩束系统成像，焦平面探测器接收成像信息；本发明大大提高了系统的光通量。

主权项

时空联合调制傅里叶变换成像光谱仪，包括前置成像系统(1)、干涉系统(2)、后置成像系统(3)和焦平面探测器(4)，其特征是，所述干涉系统(2)包括平面反射镜(5)、立方体分束器(6)和多级阶梯微反射镜(7)；目标光束经前置成像系统(1)入射至立方体分束器(6)分成两束光，一束光经立方体分束器(6)反射至平面反射镜(5)上成像为第一像点，另一束光经立方体分束器(6)透射至多级阶梯微反射镜(7)某个阶梯微反射面成像为第二像点；所述第一像点和第二像点发出的光分别经立方体分束器(6)透射和反射后入射至后置成像系统(3)成像，所述焦平面探测器(4)接收成像信息；设定所述多级阶梯微反射镜的阶梯高度为d，在第n个阶梯微反射面所对应的视场角范围内，目标物体在第n个阶梯微反射面所成的像与目标物体在第n个阶梯微反射面的镜像位置所成的虚像之间的光程差，用公式一表示为：公式一、δ＝2nd；设定多级阶梯微反射镜的反射面宽度为a，红外成像光谱仪的飞行高度为H，前置成像系统(1)的焦距为f'，则相邻像点间的距离为a，获得相邻目标物体点间的距离用公式二表示为：公式二、Δh＝Ha/f'；设定多级阶梯微反射镜(7)的对角线长度为h，前置成像系统(1)的视场角用公式三表示为：时空联合调制傅里叶变换成像光谱仪的制作方法，该方法由以下步骤实现：步骤一、选择基底，并对基底的表面进行抛光处理，获得抛光处理后的基底；根据分析计算在抛光后的基底上用精密机械加工方法或基于MOEMS技术的光刻与腐蚀方法制作相互垂直的参考线作为第一光轴参考基准线(12)和第二光轴参考基准线(13)；步骤二、在所述的第一光轴参考基准线(12)和第二光轴参考基准线(13)的垂直中心制作立方体分束器的定位基准，并安装微型调节机构(15)，在第二光轴参考基准线(13)上且位于分束器的微型调节机构(15)左侧安装多级阶梯微反射镜的微型调节机构(16)，在第二光轴参考基准线(13)上且位于分束器的微型调节机构(15)右侧依次安装后置成像系统的微型调节机构(18)和焦平面探测器的微型调节机构(19)，在第一光轴参考基准线(12)上且位于分束器的微型调节机构(15)的上侧安装前置成像系统的微型调节机构(14)，在第一光轴参考基准线(12)上且位于分束器的微型调节机构(15)的下侧安装平面反射镜的微型调节机构(17)；步骤三、在基底之外，在所述的第一光轴参考基准线(12)和第二光轴参考基准线(13)的两端分别安放四个激光器，调整第一激光器(8)和第二激光器(9)发出的光与第一光轴参考基准线(12)重合，调整第三激光器(10)和第四激光器(11)发出的光与第二光轴参考基准线(13)重合；步骤四、在基底上第一光轴参考基准线(12)和第二光轴参考基准线(13)的交汇处制作红外分束器的微型调节机构(15)；将立方体分束器(6)安装到红外分束器的微型调节机构(15)上，然后在第四激光器(11)的前面固定光阑(20)，利用第四激光器(11)和光阑(20)调节立方体分束器(6)的位置和角度，固定红外立方体分束器(6)；步骤五、将多级阶梯微反射镜(7)安装到多级阶梯微反射镜的固定机构(16)上；采用第一激光器(8)及其前面的光阑(20)对多级阶梯微反射镜(7)进行调节，当多级阶梯微反射镜(7)反射的光通过光阑(20)的小孔时，固定多级阶梯微反射镜(7)；将平面反射镜(5)放置在平面反射镜固定机构(17)上，将光阑(20)移至第四激光器(11)的前面固定，调节平面反射镜(5)及光阑(20)的位置，当平面反射镜(5)反射的光通过光阑(20)的小孔中心时，固定平面反射镜(5)；步骤六、将前置成像系统(1)放到前置成像系统的固定机构(14)上；将光阑(20)移至第一激光器(8)前面，并对前置成像系统(1)进行调节；将后置成像系统(3)放到后置成像系统的固定机构(18)上，采用第二激光器(9)及光阑(20)对后置成像系统(3)进行调节；步骤七、去除四个激光器及光阑(20)，然后将焦平面探测器(4)安放到基底上焦平面探测器的固定机构(19)上，调节焦平面探测器(4)的位置，当在焦平面探测器(4)上清晰的获得多级阶梯微反射镜(7)和平面反射镜(5)的像时，固定焦平面探测器(4)；步骤八、将四个激光器和光阑(20)去除，将焦平面探测器(4)安装到焦平面探测器的固定机构(19)上；调节焦平面探测器的位置，当在焦平面探测器(4)上清晰地获得多级阶梯微反射镜和平面反射镜(5)的像时固定焦平面探测器。