第31卷，第10期 2011年10月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 31,No. 10,pp2861-2864
October,2011
光纤成像光谱仪中谱线畸变对调制传递函数的影响
程欣1,2，王
晶1，，张葆，洪永丰1
130033
1，中国科学院长春光学精密机微与物理研究所，吉林长春 2。中国科学院研究生院，北京100049
摘要将光纤传像束应用到色散型成像光谱仪中取代其狭缝，链接望远系统和光谱仪组成光纤成像光谐仪。它是二重采样系统，光讲仪的谱线畸变使光纤束采样像元的像与探测器像元之间产生对准偏差，从而对第二次采样过程产生影响，导致调制传递函数（MTF)下降。从线扩散函数角度出发推导出采样过程光学传递函数，分析了谱线畸变对系统MTF的影响，建立了一套评价光纤成像光谱仪MTF的模型。该模型比狭缝型成像光谱仪MTF计算模型多了一项光纤积分MTF因子和一项由谱线畸变引起的对准偏差MTF因子，最后用该模型评价了某机载可见近红外波段光纤成像光谱仪MTF。MTF计算模型的推导和建立方法对计
算二重采样系统光学传递西数有参考意义，能指导光纤成像光谱仪的设计。关键调成像光谱仪；调制传递函数；光纤传像束；谱线酷变
中图分类号：0433
引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2011)10-2861-04
对望远镜耦合进来的像采样后传输至光讲仪，光谱仪对其分光再成像到探操测器上，得到目标物体不同波长的光谱像，所以它是一种二重采样系统。由于光纤传像束本质属性的限
成像光谱仪是一种能同时对月标物体进行空间维和光谱维成像的光学遥感器，它主要由前置望远系统和光谱成像系统组成，狭缝作为视场光阐将两者有机的结合在一起。这种结合方式是刚性的、直线型或空间折线型的，不利于结构的小型化和复杂化。光纤束的出现打破了这种局面，作为传光器件很快被应用到光谱仪中，组成光纤光谱仪。用光纤束取代狭缝，使得采样方式和光谱接收方式多样化，易于操作和使用；体积小巧，结构灵活，易于复杂化和模块化)，将线列光纤传像束作为传像器件应用于成像光请仪中，取代狭缝链接望远系统和光诺成像系统，组成光纤成像光谱仪，利用它柔软可弯曲的特点实现结构小型化和复杂化。
光纤传像束是一种可随意弯曲的无源图像传输器件。线列光纤传像束是将许多根一定长度的极细光纤按直线方式，
在两端接
一对应的关系紫密排列组成。与传统光学成像器
件相比，它具有柔软、质量轻、摆放自由度大、易实现复杂空间结构等特点，被广泛应用于医学、工业检测、空间遥感等众多领域。它是一种采样器件，光纤束中单根光纤作为采样单元对鹅合进来的物体像进行采样并传输到另一增，实现中继传输。在光纤成像光谱仪中，线列光纤传像束取代狭缝
制，在输出图像背景中附加了传像束的网格结构，导致图像质量下降。国内外不少专家已经对采样系统的MTF做了详尽的分析，提出了积分法，统计法等不同计算方法(3)，它们将单个采样器件作为研究对象，没有形成系统MTF计算模型。张勇和陈自宽等以CCD光电成像系统为例，以点扩散函数(PSF)为出发点，得出了整个系统的光学传递函数(")。但对于同时存在圆形采样像元和矩形采样像元的二重采样系统而言，这种计算方法太复杂。
对地观测型成像光谱仪狭缝像的宽度通常是探测器像元尺寸的整数借，大多数情况下是尺寸相等的匹配关系，在无像差的光纤成像光谱仪中体现为光纤像与探测器像元一一对应相互匹配。实际上由于光谱仪存在畸变，光纤束的像在 CCD靶面上空间维和光谱维方向上均与像元出现对准偏差，导致第二次采样出现混乱，使MTF下降。本文以线扩散函数(LSF)为切入点，对整个系统建立了一套MTF计算模型，该方法简单快捷，对评价二重采样系统的MTF有参考意义。最后用该模型计算某机载光纤成像光谱仪的MTF，将其与狭缝型成像光谱仪比较分析了由畸变引起的MTF的下降，可指导光纤成像光谐仪的设计。
收稿日期：2010-12-10，修订日期：2011-04-08
基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)项月(2008AA121803)资助
作者简介：程欣，1984年生，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所博士研究生
*通讯联系人
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