原標(biāo)題：光譜儀器專題篇(四)：光譜儀器之干涉成像光譜儀

光譜儀器中的干涉成像光譜儀是一種利用干涉原理獲得目標(biāo)物體二維空間圖像和一維光譜信息的先進(jìn)儀器。以下是對干涉成像光譜儀的詳細(xì)介紹：

一、基本原理

干涉成像光譜儀利用干涉原理，將目標(biāo)的光分成兩束，通過控制兩束光的光程差，并使兩束光在感光元件處相遇發(fā)生干涉，從而獲得一系列隨光程差變化的干涉圖樣。這些干涉圖樣經(jīng)過處理、反演后，可以得到物體的圖像及光譜三維信息，即目標(biāo)每一點(diǎn)的光譜曲線。

二、類型

干涉成像光譜儀主要分為時間調(diào)制型和空間調(diào)制型兩種：

1. 時間調(diào)制型干涉成像光譜儀：

• 基于邁克爾遜干涉儀原理，依靠動鏡掃描產(chǎn)生干涉圖。

• 需要一套高精度的動鏡驅(qū)動系統(tǒng)，對機(jī)械結(jié)構(gòu)的加工精度和傳動精度要求苛刻。

• 優(yōu)點(diǎn)在于容易獲得較寬的光譜信息以及高的光譜分辨率，特別適合于遠(yuǎn)紅外光譜的測量。

• 但其實(shí)時性較差，且不能測量迅速變化的空間和光譜。

2. 空間調(diào)制型干涉成像光譜儀：

• 依靠探測器的陣列掃描產(chǎn)生干涉圖，無需運(yùn)動部件，穩(wěn)定性強(qiáng)，實(shí)時性好。

• 常見的分光元件有變形的Sagnac干涉儀和雙折射晶體。

• 能夠克服時間調(diào)制型干涉成像光譜儀的缺點(diǎn)，制造成本更低，且能探測的波段更寬、抗振性能更佳。

三、技術(shù)特點(diǎn)

1. 高通量：與色散型成像光譜儀相比，干涉型成像光譜儀在相同分辨率條件下，通量高出約200倍，光能利用率提高1～2個數(shù)量級。

2. 多通道：能夠同時測量所有譜線元的干涉強(qiáng)度，對干涉圖進(jìn)行逆傅里葉變換即可得到目標(biāo)的光譜圖。

3. 較大視場：在滿足空間分辨率的前提下，干涉型成像光譜儀的狹縫可以較寬，從而使狹縫面積和視場角較大。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

干涉成像光譜儀在多個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景，包括：

1. 軍事領(lǐng)域：與可見光照相偵察技術(shù)相比，成像光譜技術(shù)對偽裝、隱藏目標(biāo)具有更強(qiáng)的發(fā)現(xiàn)能力。能夠偵察出隱藏在樹林中的火炮、坦克、車輛等目標(biāo)。

2. 環(huán)境監(jiān)測：通過對不同物質(zhì)反射光譜的分析，可以識別出環(huán)境中的污染物質(zhì)及其含量，為環(huán)境保護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。

3. 地質(zhì)勘探：利用干涉成像光譜儀可以探測月球表面被觀測元素和礦物、巖石的數(shù)據(jù)，繪制各元素的全月球分布圖，發(fā)現(xiàn)月球表面資源富積區(qū)。

4. 其他領(lǐng)域：如大氣科學(xué)、生態(tài)、水文、海洋等學(xué)科中，干涉成像光譜儀也發(fā)揮著重要作用。

五、發(fā)展前景

隨著計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和高速計算技術(shù)的普及，干涉成像光譜技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展和完善。未來，干涉成像光譜儀有望在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，并不斷提高其光譜分辨率、光通量和實(shí)時性等性能指標(biāo)，為科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用提供更加精確和可靠的數(shù)據(jù)支持。