第30卷：第5期 2010年5月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
两种干涉成像光谱技术方案的比较相里斌，吕群波，黄曼13，姚涛2.3 1中国科学院光电研究院，北京100080
2.中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西西安710119 3.中国科学院研究生院，北京100049
VoL.30,No, 5pp1422-1426
May，2010
摘要对”大孔径静态干涉成像光谱技术”方案与以色列学者提出的"两维景物光谱同时测量方法”进行了分析和比较，讨论了这2种干涉成像光谐技术方案中干涉仅与成像光学系统两方面的差异，通过计算机模拟，给出了“两维景物光谱同时测量方法"的光程差非线性变化。受“两维景物光谱同时测量方法"的启发，提出基于横向剪切干涉仪的时间调制型干涉成像光谱技术方案，研究了匀速转动横向剪切干涉仪时，各不同视场像元处光程差的变化规律。
关键词干涉成像光谱仪；Sagnac干涉仪；光程差
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2010)05-1422-05
中图分类号：TP731
引言
文献标识码：A
的干涉成像光谐技术，将成为高空间分辨率高光谱航天遥感领域的一个新的发展方向。
随着成像光谱技术的快速发展和应用，干涉成像光谱仪已成为化学分析、生物研究、矿产调查、航天航空遥感等领域的重要探测手段，其新型技术方案也层出不穷。20世纪90 年代，美国LawrenceLivermore国家实验室研究了基于迈克尔逊干涉仪的时间调制干涉成像光谱技术("，与此同时，美国空军资助对空间调制干涉成像光谱技术进行了研究(24]，这种技术在光路一次像面处设置了人射狭逢，虽然狭逢的形状不影响光谱分辨率，但还是限制了光学系统的通量。为了同时获得高通量与高稳定度，作者提出了大孔径静态1涉成像光谱技术（见：相里斌的博士后研究工作总结报告，中国科学院西安光学精密机械研究所，1995)(largeaperturestat ic imaging spectrometer，LASIS)，在平行光路中设置横向剪切Sagnac干涉仪获得了时空联合调制干涉图；以色列学者提出了两维景物光谱同时测量方法（DarioC，etal。US： 5539517, 1996)(method for simultaneously measuring the spectral intensity as a function of wavelength of all the pixels ofatwodimesionalscene，MSMSI)，在平行光路中设置变形 Sagnac干涉仪，通过机械扫描或平台扫描得到时空联合调制干涉图、通过旋转Sagnac干涉仪获得时间调制干涉图。由于基于Sagnac干涉仪的时空联合调制-涉成像光谱仪方案的简洁、高稳定、高灵敏度等特点，国外一些学者也开展了对此类技术的研究(-8，可以预计，这类高稳定度、高灵敏度
收稿日期：2009-05-10，修订日期：2009-08-20
虽然国内外在此类技术研究方面纷纷提出相似的创新方案，但不同方案有各自独到的思路。本文对LASIS和MSM-SI两种表面上十分相像的方案进行研究，在分析其差异的同时，受MSMSI旋转干涉仪获取时间调制干涉图的启发，提出基于LASIS方案的时间调制干涉成像光谱技术方案。
MSMSI简介
MSMSI由准直物镜、机械扫描机构、变形Sagnac干涉仪、成像镜和探测器等部分组成。其基本光路图如图1所示。
MSMSI工作模式有2种：一是通过机械扫描机构的扫描或者平台的扫描，使得每一时刻，探测器不同单元对应于景物不同物元，由于不同视场角处具有不同光程差，景物中任意物元扫过二维测器后，就得到完整干涉图，由于这种模式需要相对扫描运动（即时间调制）、不同光程差又分布在不同视场处（即空间调制），所以是“时空联合调制型”，二是通过旋转Sagnac干涉仪产生光程差，这种模式下，探测器同一单元始终对应于景物同一物元，随着干涉仪的旋转，获得完整干涉图，这种方式与基于迈克尔逊干涉仪的时间调制干涉成像光谱技术得到的干涉图相似，但零光程差的位置不间.同一物元不同光程差的干涉强度信息只由同一单元接收，不是在探测器某一空间方向分布，干涉图只随干涉仪的旋转而变化（即时间调制)，所以是“时间调制型”，MSMSI的
基金项目：国家自然科学基金项目(60532070)和国家(973计划)项目（2009CB7240005)资助
作者简介：相里斌，1967年生，中国科学院光电研究院研究员万方数据
e-mail,xiangli@opt.cn