干涉光譜成像儀的三大優(yōu)點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間:2023-09-22
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干涉式光譜成像技術(shù),又名傅里葉變換光譜成像技術(shù),這是因?yàn)樵摷夹g(shù)的光譜信息獲得原理是通過干涉儀先形成兩束相干光的干涉圖,再通過傅里葉變換的數(shù)學(xué)運(yùn)算獲得的。本文主要介紹了干涉光譜成像儀的優(yōu)點(diǎn)。
干涉式光譜成像技術(shù),又名傅里葉變換光譜成像技術(shù),這是因?yàn)樵摷夹g(shù)的光譜信息獲得原理是通過干涉儀先形成兩束相干光的干涉圖,再通過傅里葉變換的數(shù)學(xué)運(yùn)算獲得的。本文主要介紹了干涉光譜成像儀的優(yōu)點(diǎn)。
1.?高通量優(yōu)點(diǎn)(Jaquinot 優(yōu)點(diǎn))
法國物理學(xué)家Jaquinot首先提出,由于狹縫寬度所決定的光譜分辨率和光通量成相互制約的關(guān)系,因此色散型光譜成像儀輻射通量較低。而干涉成像光譜儀是通過測(cè)量干涉圖的干涉強(qiáng)度,再通過換算得到相應(yīng)譜段的光譜信息,因
此在相同光譜分辨率情況下,其可以利用所有光譜元的輻射通量,大大提高了干涉儀的探測(cè)靈敏度和在弱光譜環(huán)境下的工作能力
2.?多通道優(yōu)點(diǎn)(Fellgett優(yōu)點(diǎn))
英國天文物理學(xué)家Fellgett率先認(rèn)識(shí)到,與掃描單色儀相比,在獲取光譜信息方面,光譜儀具有多通道優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)色散型光譜儀在進(jìn)行光譜掃描時(shí),每次只能測(cè)定一個(gè)光譜元。假定所測(cè)量的光譜段共有M個(gè)光譜元,測(cè)量完所有光譜元所需時(shí)間為T,則單個(gè)光譜元的測(cè)量時(shí)間△T=T/M。而干涉型光譜儀運(yùn)行時(shí),各光譜元的光譜信息是被一次性采集的。這就是說,各光譜元的測(cè)量時(shí)間均為T,從獲得單個(gè)光譜元測(cè)量時(shí)間來看,干涉型光譜成像儀是色散型的M倍。同時(shí),當(dāng)探測(cè)器輸出信號(hào)的隨機(jī)噪聲與信號(hào)電平本身無關(guān)時(shí),復(fù)原光譜的信噪比和測(cè)量時(shí)間的平方根成正比,因此干涉光譜成像儀在信噪比方面是色散光譜成像儀的VM倍。
3.?高測(cè)量精度優(yōu)點(diǎn)(Connes優(yōu)點(diǎn))
法國物理學(xué)家Connes在研究光譜復(fù)原的ghost現(xiàn)象時(shí),首次提出該現(xiàn)象是由于動(dòng)鏡構(gòu)件在測(cè)量時(shí)運(yùn)動(dòng)的不準(zhǔn)確性所導(dǎo)致的。針對(duì)該問題,他提出使用高精度的激光干涉條紋來測(cè)量動(dòng)鏡的位移,消除了ghost現(xiàn)象,提高測(cè)量精度。
根據(jù)這三種優(yōu)點(diǎn),且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,光譜儀數(shù)據(jù)處理能力的提高,各國相繼設(shè)計(jì)出各式各樣的干涉光譜成像儀。
干涉光譜成像儀又被分為多光束干涉儀和雙光束干涉儀兩種。多光束干涉光譜分辨率極高,但其具有制造工藝難度大,視場(chǎng)較小的缺陷3]。雙光束干涉光譜成像儀采用的是最簡(jiǎn)單的雙光束干涉成像,又被稱為傅里葉變換成像光譜儀,簡(jiǎn)稱為IFTS(Imaging Fourier Transform Spectrometer)。依照光程差獲取方式,IFTS被區(qū)分為三種調(diào)制類型,包括時(shí)間型,空間型和時(shí)空聯(lián)合型。
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