第34卷，第11期 2014年11月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 34 ,No. 11 -pp3136-3140
November,2014
重理率来一
廉玉生：愿宁放，吕航，吴文敏，董志刚北京理工大学额色科学与工程国家专业实验室，北京100081
摘要调整光谱仪的光谱分辨率，可使光谱仪在满足不同目标测量需求的同时，减少数据采集、处理和存储的时间，提高仪器的整体性能。为克服传统傅重叶变换光谱仪的光谱分辨率固定的缺点，提出广一种分别率可调的空间调制傅里叶变换光谱仪。介绍了该新型光谱仪及其干涉仪的工作原理，利用光线追迹的方法推导广光程差和横向剪切量的计算公式，并分析广新型十涉仪的光程等效模型。在此基础上，分析了广光谱分辨率的调节原理。结果表明，该光谱分辨率可调的新型空间调制傅里叶变换光谱仪克服了传统光谱仪分辨率固定、稳定性差等缺点，具有分辨率可调、高稳定性、结构灵活和易于装调等特点。该研究内容为分辨率
可调的干涉光谱仪的设计提供了理论基础，扩展了傅里叶变换光谱仪的实用范围。关键词可调光谱分辨率；干涉光谱仪；干涉仪；横向剪切；光程差
中图分类号：TH744文献标识码：A
引言
DI : 10., 3964/j. issn. 1000-0593 (2014)11-3136-05
用范围。
本研究提出一种光谱分辨率可调的新型空间调制傅重叶变换成像光谱仪，在光谱分辨率要求不高的任务中，通过调
成像光谱技术可同时获取目标的二维空间信息和一维光谱信息，在遥感，环境监测，化学分析和物证鉴定等方面有十分重要的应用1-4。按照光谱获取原理的不同，成像光谱仪可分为色散型和十涉型（其中包括傅单叶变换光谱仪和滤光片式光谱仪），色散型成像光谱仪利用色散棱镜或衍射光栅分光，其原理简单，技术成熟，但实现高空间分辨率和高光谱分辨率需要小的人射狭缝，从而限制了光通量和信噪比，降低了光谱仪的灵敏度5。迈克耳逊干涉仪的时间调制干涉成像光谱仪依靠动镜直线运动获得干涉图，光通量比色散型光谱仪高两不数量级，但在动镜扫描时对镜面的倾斜和横移具有很高的要求，从而大大降低了系统的稳定性，使其应用环境和条件也受到极大限制5.了。空间调制的空间调制傅里叶变换成像光谱仪的出现成功解决了稳定性和灵敏度的间题。空间调制傅里叶变换成像光谱仪的干涉仪多采用 Sagnac结构，对各镜面之间的角度和位置关系要求较高，其十涉仪多为两个五角楼镜做成的实体，光谱分辨率和光谱范围固定。高分辨率的光谱仪得到的干涉图信噪比不高，而且由于数据量增加，数据采集、处理和存储的时间较长9.10]。在对光谱分辨率和光谱范围要求不高的应用中，可以通过对光谱分辨率的调节克服以上缺点口。与传统光谱仪相比，光谱分辨率可调的空间调制傅里叶变换光谱仪将具有更广的应
收稿日期：2013-11-09，修订日期：2014-02-16
节仪器的光谱分辨率，得到高质量的干涉图，减小数据采集、存储和处理的时间和复杂程度，从而提高了仪器的整体性能和应用范围。
新型空间调制傅单叶变换光谱仪原理
新型空间调制傅里叶变换光谱仪的原理如图1所示，主要由前置光学系统（fore-optic）、狭缝（slit）、干涉仪（interfer-ometer）、傅里叶变换透镜（Fouriertransformlen）、柱透镜(cylindricallen）和焦平面探测器（FPA）组成。
图1中的狭缝用来限制被测目标的视场，即每幅干涉图
与一维线状目标对应：通过推扫获取目标的十涉数据立方体。狭缝的长度方向垂直于纸面；傅里叶变换透镜FTL的前焦平面与狭缝平面重合，其后焦平面与FPA探测器平面重合；柱透镜CL的母线平行于纸面，其后焦平面也与FPA探测器重合。采用傅重叶透镜FTL是为广抵消光程差变化中正弦函数的调制作用，能在FPA上取得尽量等间隔（对于单色光)的干涉条纹分布，
用于新型空间调制傅重叶变换光谱仪的十涉仪相当于一个横向剪切器，即狭缝上发出的具有相同出射角度的光束被横向剪切为两部分，然后聚焦到FPA的同一点上；它的作用
基金项目：国家科技支撑计划项目（2012BAK02B04)和公安部重点研究计划项目(2010ZDYJBJLG006)资助
作者简介：廉玉生，1981年生，北京理工大学颜色科学与工程国家专业实验室博士研究生
e-mail ; lianyusheng@ 126, com