第32卷，第2期 2012年2月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.32,No.2.pp553-557
February,2012
大孔径静态干涉成像光谱仪中双通道Mach-Zehnder
横向剪切干涉仪的设计
付强1.2°，相里斌3，吕群波3，景娟娟1.2 1.中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西西安710119
2.中国科学院研究生院，北京100049 3.中国科学院光电研究院，北京100094
摘要大孔径静态干涉成像光谱技术是一种时空联合调制的傅里叶变换成像光谱技术，其核心元件通常采用Sagnac横向剪切干涉仅。这种结构会使进人干涉仪的光线有一半沿原路返回，降低了能量利用率。文章提出一种改进型Mach-Zehnder横向剪切干涉仪结构，克服了能量利用率低的缺点，在实现横向剪切的同时，还具有双通道输出的优点。本文通过光线追迹的方法，得到剪切量的一般表达式，并分析了各种误差源对剪切量误差的贡献。为大孔径静态干涉成像光谱仪的设计提供了新思路，可为该类型的成像光谱仪的设计与优化提供理论指导。
关键词大孔径干涉成像光谱技术；傅里叶变换成像光谱仪；Mach-Zehnder干涉仪；横向剪切
中图分类号：TH744
文献标识码：A
引言
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2012)02-0553-05
会沿原入射方向返回光源，使得光能利用率降低，并且还会形成杂散光源(13。另外，由于分开的两路光经过分束膜的反射、透射状态不同，为了使干涉条纹的调制度满足要求，必
成像光谱技术是20世纪80年代兴起的一种新型遥感探测技术，能够同时获得目标的空间信息和光谱信息，在地质、农业、海洋、军事等领域有着广泛的应用1-3)，最早出现的是利用衍射光栅和色散校镜作为分光元件的结构，原理简单，易于实现，但由于存在狭缝，进入系统的辐射通量有限(4.5]。干涉型成像光谱仪通过记录干涉图，再进行傅里叶变换获得光谱信息，具有多通道、高通量和高测量精度等优点“-10)，逐渐成为超光谱探测领域的研究前沿之一。为了同时获得高通量和高稳定度，相里斌("提出了大孔径静态干涉成像光谱仪（large aperture static imaging spectrometer， LASIS)的原理，成为高空间分辨率高光谱航天遥感领域的新的发展方向。
在干涉型成像光谱仪中，作为分束器的横向剪切干涉仪是核心元件]。目前常用的横向剪切干涉仪有双角反射体型、Sagnac型等[9)，其共同的特点是能够将光源（或一次像）在垂直于光轴的方向上等光程的分开，形成一对李生虚光源，从而满足干涉条件。特别是Sagnac型横向剪切干涉仪，在空间调制型干涉成像光谱仪和LASIS中都得到了成功应用[11.12]。但这种结构也存在缺点，即进人干涉仪的光有一半
收稿日期：2011-04-07，修订日期：2011-08-16
基金项目：国家重点基础研究发展计划项目(2009CB724005)资助
须对分束膜的光强分束比及其偏振态提出很高要求。
本工作介绍一种基于Mach-Zehnder干涉原理的横向剪切干涉仪结构，不仅把目标光源剪切成两个相干光源，由于光路分开，两束光在同一分束膜上只经过一次，不会产生回溯光。在干涉仪输出端，可设置两个输出通道，不仅消除了杂散光的影响，还提高了整个仪器的光能利用率。这种结构也易于做成实体，由于结构的对称性，加工时也易于保证校镜尺寸和表面质量的一致性。
本文详细介绍了改进型Mach-Zehnder横向剪切干涉仪的工作原理，通过光线追迹，得出了剪切量的表达式，分析了影响剪切量精度的各种因素，推导出误差传递系数的表达
式，给出了误差分配的一般原则。 1LASIS原理
LASIS系统)由前置光学系统、横向剪切干涉仪、傅里叶成像系统和探测器等组成，如图1所示。前置光学系统相当于个望远系统，从该望远系统出射的平行光束进人横向
作者简介：付强，1985年生，中国科学院西安光学精密机械研究所博士研究生
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