第35卷，第4期 2015年4月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 35 ,No. 4 -ppl116-1119
April,2015
空间外差光谱仪中窄带滤光片的光谱特性研究
罗海燕，施海亮，李志伟，李双，熊伟，洪津
中国科学院安微光学精密机械研究所，中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室，安微合肥230031
摘要高光谱空间外差干涉光谱仪的光谱响应由窄带滤光片的光谱特性决定，由于窄带滤光片的制备水平与理论值存在差距，使得发生光谱展宽或波长漂移等现象，在空间外差光谱仪中形成高频和低频光谱混叠从而导致复原光谱失真。在分析滤光片对仪器光谱响应性能影响的基础上，通过在空间外差光谱仪核心干涉组件光栅的胶合过程中，根据窄带滤光片实测波长透过率曲线，利用可调谐激光器动态监测调整光谱仪基频波长的方法改善对其造成的光谱混叠。结果表明，通过实测滤光片特性调整光栅偏转角度来改变基频波长，可最大程度地有效利用仪器所能覆盖的光谱范围，根据十涉图的复原光谱信号可知试验装置的有
效光谱范围从758~770.9nm增加至756770.9nm。关键词窄带滤光片；空间外差光谱仪；基频；光谱混叠
中图分类号：0433.4
文献标识码：A
引言
DOI: 10. 3964 /j. issn. 1000-0593(2015 )04-1116-04
对窄带滤光片进行特性分析是正确评价仪器光谱混淆测量程度的重要手段。
空间外差光谱仪是在传统的迈克尔逊干涉仪的基础上，用光栅代替两臂的平面反射镜发展而来的2，因此它集综合空间调制十涉技术和光栅衍射技术于一体，具有高光通量、高光谱分辨率和无运动部件的优点，特别适用于航天航空环境中复杂背景下微量气体成分的定量探测37。
传统的时间或空间调制型傅单叶变换光谱仪基于双光束干涉原理，光谱范围是从零波数开始，时间调制型光谱仪光谱范围取决于采样频率，不利于获取快速变化的光谱信息；而空间调制型光谱仪采样干涉图像通过面阵探测器实现，且十涉条纹正比于波数，零波数形成零空颖率条纹，实际工作光谱范围总是从零波数至待检测光谱波数，无法在极短光谱范围内获得超高光谱分辨率的光谱探测。空间外差光谱仪利用光栅的特定衍射级，可以在任何波段选取一确定的基频波长范围内，对该范围内的波长形成干涉条纹，实现超高分辨率的光谱测量[8]
理论上，空间外差光谱仪可以对基频左右的任意波长形成十涉条纹，即对0，和，范围内的光谱进行空间调制，因此光谱仪的有效光谱范围由窄带滤光片和探测器光谱维的像元数与采样频率决定。对于既定探测器，仪器的理论光谱响应由窄带滤光片的镀膜曲线决定，且窄带滤光片的度直接影响仪器在高频和低频处光谱混叠的程度，因此，
收稿日期：2014-01-23，修订日期：2014-04-06
基金项目：国家自然科学基金项目(41301373)资助
1系统结构与原理
空间外差干涉原理如图1所示，对于输入的一个单色光，将在基频两边产生两个sinc函数，这是由于干涉图的余弦对称性引起的，即α一△和十△将产生相同的输出传统的傅单叶光谱仪对光谱波数的绝对值进行测量，负波数在物理上不存在可以忽略；而在空间外差干涉系统中，测量
incident wavefront
collimating lens
filter
gratingl
beamspltter
grating2
=2>exitingwavefront
imaging lens
imagingdetecton
Fig, 1 Schematic diagram of the basic SHS configuration
作者简介：罗海燕，女，1982年生，申国科学院安徽光学精密机概研筑所博士研筑生
e-mail : luohaiyan@ aiofm .ac .en