基于双折射偏振干涉的傅里叶变换光谱成像技术研究

• 作 者: 徐文辉
• 机 构: 南京理工大学
• 出 处: 南京理工大学
• 发表日期: 2017年期
• 关键词: 光谱仪 光谱成像 傅里叶变换 偏振干涉

傅里叶变换成像光谱仪是一种基于傅里叶变换光谱学理论的探测仪器，能够同时获取目标物的图像信息和光谱信息，在科学研究、环境监测、食品质量检测等领域具有广泛的应用。本文针对目前双折射偏振干涉光谱成像探测系统中普遍存在的光程差波长非线性、色散非线性等问题，对该技术进行了深入分析，并在基于Savan板的光谱成像方案的基础上进行了改进，研究了一种基于平行分束偏光棱镜和半波片的光谱成像方案，在提高光程差线性度的同时提高了系统光谱分辨率，具有高通量、高分辨率、宽波段的优势。　　首先，本文论述了傅里叶变换光谱学的基本理论，研究了基于平行分束偏光棱镜和半波片的新型偏振干涉光谱成像机理，对光谱成像系统的成像原理进行分析。同时采用光线追迹法推导出系统光程差的精确公式，并与基于Savart板的傅里叶变换光谱成像系统方案进行对比，以验证本文研究的光谱成像系统光程差线性度和光谱分辨率高的优势。其次，对光谱成像系统的设计方法进行了研究，给出了平行分束偏光棱镜与格兰泰勒棱镜的结构参数，并对系统的光通量、调制度等参数进行分析。然后，研究了光谱信息复原流程中采样间隔定标的问题，对随机移相迭代算法求解系统光程差的方法以及基于光程挤压技术的坐标变换方法进行了研究。最后，根据系统的方案设计搭建了实验装置，对系统进行了光谱定标以及目标场景的光谱成像探测实验。实验结果表明，本文研究的基于双折射偏振干涉的傅里叶变换光谱成像技术能够实现高通量、宽波段、高分辨率的光谱成像测量。