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干涉成像光谱仪的发展历程

2021.5.15

  干涉成像光谱技术的出现源于干涉光谱学的发展。1880年,迈克耳逊(iMhcelson)发明了以他的名字命名的干涉仪。后来瑞利首先认识到干涉仪所产生的干涉图(干涉条纹),可以通过傅里叶变换而得出其光谱,即干涉图与光谱之间存在着一种对应的傅里叶变换的数学运算关系,从而通过傅里叶积分变换的数学运算把干涉图(干涉条纹)与辐射光谱直接联系了起来,这一原理直接导致了干涉光谱技术的产生及其发展。RubenS等人曾在20世纪初采用双光束干涉仪首次实现了干涉图的准确实验测量,他们还根据假定的光谱分布计算了干涉图并和实验测得的光谱图进行了比较。20世纪50年代之后,随着傅里叶变换光谱学的飞速发展,英国的PeterFellgett于1949年第一次真正的从干涉图进行傅里叶积分变换数学计算获得了光谱图。

  早期的干涉型成像光谱仪大多是基于迈克耳逊干涉仪为原形发展起来的,这类仪器中均有一套高精度的动镜驱动系统,故称为时间调制干涉成像光谱仪(Temporarily Modulated Imaging Interferometer)。在实际应用中,时间调制干涉成像光谱仪暴露出两大缺点:一是动镜要求匀速,且对倾斜、晃动要求严格;二是对干涉图完成采样需要动镜运动一个周期,故不适合快速变化光谱测量。

  90年代以来,随着面阵探测器的发展,国际上出现了空间调制干涉成像光谱技术(Spatially ModulatedImaging Interferometery,即SMII)或数字阵列扫描干涉光谱技术(Digital Array Scanned Imaging Interfer-ometey,即DASI),其具有代表性的方案有两类:一类是基于变形的Sagnac干涉仪为分光元件;另一类是以双折射晶体为分光元件。

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