第34卷，第3期 2014年3月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
大孔径静态干涉成像光谱仪光谱信噪比研究
王爽}，2，相里斌”，李立波12，皮海峰1,2
1.中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室，陕西西安710119 2.申国科学院大学，北京100049
3，中国科学院光电技术研究院，北京100093
Vol.34,No. 3.pp851-856
March,2014
摘要大孔径静态干涉成像光谱仪获取图谱数据立方体的过程包含干涉仪调制、探测器矩形函数卷积采样和光谱反演，其光谱信噪比评估模型复杂。从光谱能量调制、采样、反演的完整传输过程人手，根据探测器矩形卷积采样原理，采用离散傅里叶变换取实部的光谱反演方法，进行信号与噪声的理论推导，建立了大孔径静态十涉成像光谱仪光谱信噪比评估模型。考愿了广与波数相关的光学系统透过率、十涉仪分束面效率、探测器量子效率等仪器设计参数和主要电路噪声参数，进行了光谱信噪比仿真计算。利用LASIS仪器进行：验证了评估模型的正确性。评估模型中包含了典型LASIS成像光谱仪由输入光谱辐射到输出光谱数据的各项主要技术环节，在信噪比计算公式中带入干涉仪分束面干涉效率、探测器矩形采样方式等因素对仪器光谱信噪比的影响算子，并利用实际仪器进行了实验验证，对提高LASIS成像光谱仪工程设计水平具有指导意义。
关键词干涉成像光谱技术；光谱信噪比；评估模型；辐射传输；噪声
中图分类号：TH744
引言
文献标识码：A
DOI : 10, 3964/j. issn. 1000-0593 (2014 )03-0851-06
自前针对此类仪器信噪比的研究主要针对的是仪器获得的原始数据，即干涉图信噪比，例如文献[7］中给出了干涉图信噪比的计算方法。尽管干涉图信噪比能够在一定程度上反映
光谱成像技术是光学成像技术的重要分支，从20世纪末开始被广泛应用于光学遥感等技术领域口-3}，干涉光谱成像技术的物理依据是干涉信息与光谱信息间具有傅里叶变换关系，可以通过仪器获取目标光谱的干涉信息，间接反演出光谱信息，
大孔径静态干涉成像光谱技术（largeaperturestaticima-gingspectrometry，LASIS)是利用时空联合调制方式获得干涉图的一种新型光谱成像技术，该技术既具有时间调制型仪器的高灵敏度特点（无狭缝），支具有空间调制型仪器的稳定性特点（无运动部件），自提出以来获得了光谱成像技术领域的广泛关注，最近几年更是成为了新的研究热点。
与传统色散型光谱成像仪不同，千涉成像光谱仪重然最终的输出结果同样是图谱数据立方体，但经过的物理（如：分束、干涉等)和数学过程(如：傅里叶逆变换等)相对复杂，涉及的技术环节（如：分束膜镀制、光谱反演等)较多。因此，
收稿日期：2013-06-03，修订日期：2013-08-28
光谱信噪比，例如文献8中曾未作证明的给出过十涉图零光程差处信噪比与平均光谱信噪比的关系公式，文献[9］中用上述公式进行了光谱信噪比的计算，但由于公式中未关联入射谱特征、仪器参数、反演方法等对光谱信噪比具有重要影响的因系，因此计算结果仅具有定性作用。而后，文融[10在假定矩形谱人射时利用离散求解的方法推导了时间调制型(迈克尔逊干涉)和空间调制型干涉成像光谱仪的光谱信噪比公式，其结果对于理想情况下不同类型仪器的性能对比有一定价值。但二者均非针对LASIS原理，且依然没有考患诸如干涉效率、探测器像元矩形卷积采样等实际问题，导致其不适合在工程设计时作为仪器光谱信噪比的评估模型。本文建立了一种基于光谱能量完整传输过程（调制、采样、反演)的大孔径静态干涉成像光谱仪光谱信噪比评估模型，并利用实际仪器实验验证了评估模型的正确性。
基金项目：国家自然科学基金项目(41005109)和中国科学院空间科学先导专项(XDA04072102)资助
作者简介：王美，1980年生，申国科学院西安光学精密机械研究所副研究员
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