干涉成像光谱仪高速数据采集存储的研究

    引言

    成像光谱技术从原理上分为两大类:色散型和干涉型。色散型成像光谱仪的基本原理是利用色散元件(如棱镜和光栅)将复色光色散，再用探测器测量每一个谱线元 的强度。干涉型成像光谱仪的基本原理是同时测量所有谱线元的干涉强度，再利用傅氏变换将干涉图转化为光谱图。基于这个原理，干涉成像光谱仪较之色散型成像 光谱仪具有高通量和多通道的优点。随着航天事业的飞速发展，对于成像光谱仪的技术指标如光谱分辨率、空间分辨本领和对弱信号的探测能力要求越来越高，而色 散型成像光谱仪的光谱分辨率、空间分辨本领受狭缝宽度的制约，这样就限制了进入系统的能量。而干涉成像光谱技术则拥有巨大的潜力，所以各国都将干涉成像光 谱技术作为发展方向。

    国内对干涉成像光谱技术开展研究的单位主要是中科院西安光机所。中科院上海技物所、航天508所、清华大学等单位近年也开展了干涉成像光谱技术的基础研究 工作。我所自80年代以来一直进行着这方面的研究工作，先后完成了三种干涉超光谱成像仪实验装置或原理样机:动镜扫描干涉成像光谱仪实验装置、空间调制干 涉型成像光谱仪实验装置和轻型高稳定度干涉成像光谱仪原理样机。19{)8年，我所在跟踪国外先进技术基础上，创造性地提出并开展了轻型高稳定度干涉型成 像光谱仪的研究，成功地研制了原理样机，并进行了室内实验，得到较好的结果。这种技术是集高灵敏度、高信噪比、高空间分辨率、多用途、小体积、轻重量等优 点于一体的先进成像光谱技术Il]。

    国外对干涉成像光谱技术的研究最早是从80年代中后期开始的。当时大多采用的方案是基于迈克尔逊干涉仪的动镜扫描干涉成像光谱仪。80年代末90年代初， 随着面阵探测器阵列制造技术的不断提高，国外不少单位开始研究无动镜干涉成像光谱技术。已经开展此项工作的有美国的喷气推进实验室JPL、美国空军 Phillips实验室、夏威夷大学、弗罗里达工学院及华盛顿大学、密执安大学等;法国空间局;欧洲空间局以及加拿大、日本等国家的一些单位。美国 NASA研制了数字阵列扫描干涉成像光谱仪DAsl，波段范围是0.4一1.0林m和1.1一2.2林m，光谱分辨率为300cm一’(对应可见光/近红 外波段的谱段数50个，短波红外可分辨谱段数约巧个)，视场角5。，可见光近红外谱段在空间方向上有256像素，短波红外为390像素，并进行了机载飞行 试验，对地面目标和大气环境进行了测量，获得了成功。1993年夏威夷大学与弗罗理达工学院等在美国海军研究局(oNR)支持下联合研制了空间调制干涉成 像光谱仪sMIFrs，光谱范围1一5林m，光谱分辨率100一r000cm一‘，采用256x256Insb探测器，对檀香山国际机场进行了成功的测量 实验，得到了多光谱图像[1，2]。