高光譜成像儀的分光方式有幾種類型?
發(fā)布時(shí)間:2023-11-10
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高光譜成像技術(shù)是整個(gè)高光譜成像系統(tǒng)的核心,是成像技術(shù)和光譜技術(shù)的結(jié)合,成像系統(tǒng)獲取目標(biāo)物體的空間信息,光譜系統(tǒng)獲取波段信息,可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)二維空間信息和光譜特征的獲取。那么,高光譜成像儀的分光方式有幾種類型?
高光譜成像技術(shù)是整個(gè)高光譜成像系統(tǒng)的核心,是成像技術(shù)和光譜技術(shù)的結(jié)合,成像系統(tǒng)獲取目標(biāo)物體的空間信息,光譜系統(tǒng)獲取波段信息,可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)二維空間信息和光譜特征的獲取。那么,高光譜成像儀的分光方式有幾種類型?
根據(jù)以色散分光進(jìn)行光譜測(cè)量區(qū)分,高光譜成像光譜儀的分光方法包括棱鏡分光、光柵分光、棱鏡-光柵-棱鏡(PGP)分光。
1.棱鏡分光
光的色散是指當(dāng)光在介質(zhì)中傳播時(shí),折射率隨著光的波長(zhǎng)的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象。棱鏡分光的原理便是利用了這一特性,在同一種介質(zhì)中,不同波長(zhǎng)的光有不同的折射率,因此,不同波長(zhǎng)的單色光從一個(gè)角度進(jìn)入棱鏡時(shí),會(huì)發(fā)生不同角度的偏移,即經(jīng)過棱鏡后,會(huì)看到各種不同顏色的光。棱鏡分光原理如下圖所示,光首先通過狹縫,經(jīng)過準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直為平行光,平行光經(jīng)過棱鏡分解成各種顏色,通過會(huì)聚鏡按波長(zhǎng)的順序匯聚到探測(cè)器的不同位置。棱鏡分光的光譜分辨率較高、光學(xué)效率高、系統(tǒng)不復(fù)雜,但是它的光譜范圍窄、系統(tǒng)的緊湊性不高、光譜的色散是非線性的。
2.光柵分光
光柵是在一塊玻璃或者金屬片上刻有大量平行等寬、等距的刻痕或狹縫,狹縫數(shù)量很多,作為光譜儀上的分光元件是其最重要的應(yīng)用。
光柵的分光是根據(jù)衍射效應(yīng),因?yàn)楣鈻啪哂泻軓?qiáng)的色散特點(diǎn),光經(jīng)過大量等間隔的狹縫,在每個(gè)狹縫處會(huì)產(chǎn)生衍射,經(jīng)過衍射后各縫間又發(fā)生干涉的現(xiàn)象,原理圖如下圖所示。光柵分光的分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于棱鏡,其光譜分辨率高、光譜范圍寬,也可以同時(shí)獲取到光譜通道,但是它的光學(xué)效率不高。
3.棱鏡-光柵-棱鏡(PGP)分光
棱鏡-光柵-棱鏡分光結(jié)合了棱鏡和光柵的優(yōu)點(diǎn),PGP的原理如下圖所示,它是在兩塊棱鏡之間放置光柵,該光柵多數(shù)為體相位全息光柵,具有高光譜分辨率高、光學(xué)效率較高的特點(diǎn),但是其包含一個(gè)較難制作的體全息透射光柵模塊,增加了制作棱鏡-光柵-棱鏡分光模塊的成本。
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