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高光譜成像技術(shù)的原理——色散型

發(fā)布時間:2023-11-24
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高光譜成像數(shù)據(jù)包括2D空間信息和1D光譜信息根據(jù)。根據(jù)光譜分光方式的不同,光譜成像技術(shù)主要分為色散型、濾光型、干涉型等,成像原理也不一樣。本文主要介紹了色散型高光譜成像技術(shù)的原理。

高光譜成像數(shù)據(jù)包括2D空間信息和1D光譜信息根據(jù)。根據(jù)光譜分光方式的不同,光譜成像技術(shù)主要分為色散型、濾光型、干涉型等,成像原理也不一樣。本文主要介紹了色散型高光譜成像技術(shù)的原理。

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棱鏡色散型


1. 棱鏡色散型

在棱鏡色散型光譜成像儀中,不同波長的光線受到棱鏡不同程度的折射而被色散。典型的棱鏡色散型光譜成像方式如圖9所示,成像物鏡將場景的復(fù)色光成像到狹縫平面上,透過狹縫的人射光經(jīng)準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直后,經(jīng)過棱鏡或光柵的色散由聚焦鏡聚焦到焦平面探測器上,最終狹縫按波長成像在焦平面探測器上。

棱鏡色散型的技術(shù)特點是:①每個瞬態(tài)僅能獲得狹縫1D的光譜信息,須垂直于狹縫方向進(jìn)行推掃,以獲得場景2D的光譜數(shù)據(jù);②棱鏡色散后的光譜只有一套零級光譜,相對強度大;③因棱鏡材料對不同波長的折射率變化不與波長呈線性關(guān)系,因此其譜線排列不均勻,在短波區(qū),譜線排列非常稀疏,而在長波區(qū),譜線排列非常稠密

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光柵色散型


2. 光柵色散型

光柵色散型光譜儀的原理是:光柵對不同波長的光有不同的衍射角而使光色散,如圖10所示。其設(shè)計和調(diào)試難點在于:光柵有多級次的衍射,正級次光譜和負(fù)級次光譜對稱分布在零級光譜兩側(cè),零級光譜因波長重合而不能分光,而級次之間存在重疊,為此需要通過前置單色器或濾光片等措施,消除不需要的波長。

與棱鏡色散型相比,光柵色散型具有衍射角與光譜波長近似呈正比關(guān)系、譜線排列均勻、光譜分辨率較高等技術(shù)優(yōu)勢。

棱鏡和光柵色散型光譜成像技術(shù)出現(xiàn)較早,較為成熟,是目前光譜成像采用最多的技術(shù)。棱鏡色散型光譜成像儀以棱鏡為色散元件,而光柵色散型以光柵為色散元件,

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