Мейкиндик-убакыт муунунун модуляциясы Фурье трансформациясы Интерферометриялык спектроскопиялык сүрөт тартуучу аппарат – Сагнак системасынын принциби жана интерференция матрицасын бөлүп алуу
Алдын ала маалымат
Эсептөөчү оптикалык сүрөткө тартуу жана гиперспектралдык алыстан зонддоо тармактарында, жогорку өткөрүү жөндөмдүүлүгү, сигналдын ызы-чууга катышынын олуттуу жогорулашы жана кыймылдуу бөлүктөрү жок толугу менен катуу абалдагы жабдыктар сыяктуу артыкчылыктары менен мейкиндик-убакыттык муун модуляциясы Фурье трансформациясынын интерферометриялык спектрдик сүрөткө тартуу технологиясы аэрокосмостук пайдалуу жүктөр жана так лабораториялык аныктоо үчүн алмаштыргыс техникалык жол болуп калды. Бул тармактагы эң өкүлдүк архитектура катары, Sagnac үч бурчтуу жалпы жолдуу интерферометри каптал кесүү механизминин жана алып жүрүүчү түртүү шыпыргы кыймылынын акылдуу айкалышы аркылуу детектордун сүрөт тегиздигиндеги максаттуу 3D маалыматын натыйжалуу байланыштырууга жана жогорку тактыкта алууга жетүү үчүн өзүнүн табигый титирөөгө туруктуулугун жана компакттуу физикалык түзүлүшүн колдонот. Бул макала түртүү шыпыргы системаларынын оптикалык физикасына багытталат, интерферометриялык талаа маалыматтарынын генерация механизмин жана мейкиндик-убакыттык картага түшүрүү мыйзамын терең талдайт жана татаал алыстан зонддоо чөйрөлөрүндө спектрдик реконструкциянын тактыгын жакшыртуу үчүн катуу теориялык негиз жана техникалык колдоо көрсөтүү максатында интерферометриялык матрицанын дискреттештирүү экстракция процессин кеңири талкуулайт.
Бул теориялык артыкчылыктарды инженердик практикага айландыруу үчүн чоң апертуралык статикалык интерферометриялык сүрөткө тартуу спектроскопиясы (LASIS) иштелип чыккан. Салттуу мейкиндик модуляциясынын интерферометриялык сүрөткө тартуудан олуттуу жетишкендик катары LASIS алдыңкы оптикалык системадан, Заньяк интерферометринен, сүрөткө тартуу күзгүсүнөн (Фурье трансформациясынын күзгүсүнөн), детектордон (FPA) жана маалыматтарды алуу системасынан турат, бул 1-сүрөттө көрсөтүлгөн. Анын негизги принциби - чексиз сүрөткө тартуу системасына туурасынан кеткен кесүүчү нур бөлгүчтү киргизүү. Анын салттуу интерферометрлерге салыштырмалуу негизги эволюциясы талаа токтотуучу жайды реконструкциялоодо жатат: чоң апертуралуу терезе тибиндеги апертура алдыңкы оптикалык системанын арткы фокустук тегиздигиндеги салттуу тешик талаа токтотуучу жайды алмаштырат. Бул жакшыртуу алдыңкы системаны колдонуу менен кийинки оптикалык компоненттердин өлчөмүн азайтып гана тим болбостон, системага сүрөт тегиздигинде (FPA) бутага эки өлчөмдүү сүрөт түзүүгө мүмкүндүк берет. "Сызыктан" "тегиздикке" бул секирик системанын жарык өткөрүмдүүлүгүн жана аныктоо натыйжалуулугун бир топ жакшыртат, ошол эле учурда кийинки мейкиндик-убакыт муунунун модуляциясы үчүн маанилүү структуралык пайдубал түзөт.

1-сүрөт. Чоң диафрагмалуу статикалык интерферометриялык сүрөт тартуу спектрометринин оптикалык жолунун схемалык диаграммасы(Сүрөт булагы: Чен Тиэцяо. Интерферометриялык сүрөткө тартуу механизмине жана ката мүнөздөмөлөрүнө негизделген гиперспектралдык реконструкция ыкмасы боюнча изилдөө)
Бул архитектурада интерференция маалыматы Sagnac интерферометри тарабынан түзүлгөн туурасынан кеткен жылышуу dдан келип чыгат. Бутадан келген ар бир жарык нуру интерферометрге киргенде, эки параллель когеренттүү нурларга жылып, алар сүрөт сенсорунун (FPA) бир чекитинде сүрөт күзгүсү аркылуу биригип, интерференцияны пайда кылат. Сүрөт тегиздигинде интерференциянын оптикалык жол айырмасы Δ жылышуу d, сүрөт күзгүсүнүн фокустук аралыгы f жана интерференция чекитинен нөлдүк оптикалык жол айырмасы чекитине чейинки y аралык менен аныкталат. y мааниси жылышуу багытындагы спектрометрдин көрүү талаасына туура келгендиктен, FPA бетиндеги ар бир чекитте пайда болгон оптикалык жол айырмасы мейкиндик боюнча туруктуу. Бул LASIS тарабынан алынган бир кадрлуу сүрөттө уникалдуу морфологияга алып келет, мында эки өлчөмдүү мейкиндик маалыматы бир өлчөмдүү интерференциялык тилкелерге жайгаштырылат. Тактап айтканда, 2-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, үлгү алуу учурунда детектордун пикселдик жообу чындыгында бутанын көрүү талаасына туура келген мейкиндик боюнча модуляцияланган интерференция маалыматтары болуп саналат.

2-сүрөт. Бир кадрдык сүрөттөн алынган эки өлчөмдүү мейкиндик маалыматы менен капталган бир өлчөмдүү интерференциялык тилкелердин схемалык диаграммасы.
Техникалык принциптер
Бирок, бир кадр сүрөтү белгилүү бир оптикалык жол айырмасы астында бутага алынган учурдагы реакцияны гана жаздырат. Ар бир жердеги максаттуу чекит үчүн бардык үлгү тилкелерин камтыган толук интерферограмманы алуу үчүн, спектрдик өлчөм боюнча (б.а., кесүү багыты) үзгүлтүксүз кадр түртүүчү шыпыргы сүрөтү зарыл. Алып жүрүүчүнүн кыймылы учурунда, ошол эле жердеги максаттуу чекит детектордо ар кандай убакытта ар кандай пикселдер тарабынан кармалып, бул пикселдер, алардын ар кандай мейкиндик позицияларынан улам, ар кандай оптикалык жол айырмасынын модуляцияларына туура келет. Түртүүчү шыпыргы максималдуу оптикалык жол айырмасынын үлгү алуу диапазонуна жеткенде, убакыт катары менен жайгаштырылган интерферометриялык үлгү алуу чекиттеринин жыйындысы түзүлөт. Ошондуктан, чийки LASIS сүрөт маалыматтары катуу кайра жайгаштыруудан жана бөлүп алуудан өтүшү керек: түртүүчү шыпыргынын убакыт катары менен тартылган сүрөттөрүндө, мейкиндик өлчөмүндөгү ар бир пиксел үчүн, ар бир кадрдагы ага тиешелүү интерферометриялык маалыматтар спектрдик өлчөм боюнча ырааттуу түрдө бөлүп алынат. Убакыт катарынан чекиттик интерферограмманы "бөлүп алуу" процесси 3-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, мейкиндик-убакыт муунунун модуляциялык спектрометринин негизги маалыматтарды иштетүү логикасы болуп саналат.

3-сүрөт. LASIS чийки сүрөт маалыматтарын кайра жайгаштыруу жана алуу
Жыйынтыктарды талдоо
Бул физикалык процесстин негизинде, система толук көрүү талаасындагы шыпыргы сүрөтүнүн ырааттуулугун сканерлөө жана кайра бириктирүү аркылуу жаңы үч өлчөмдүү маалымат кубун — LAMIS (Чоң диафрагмалуу көп спектрлүү интерферометриялык стек) кайра курат жана бөлүп алат. LAMIS маалымат кубунун ичинде маалымат структурасы кылдат ажыратылган: анын мейкиндик катмары сандык иштетүүдөн жана интерференциялык тилкелерди алып салуудан кийин таза көрүнүш сүрөтү болуп саналат, бул 4-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, бутага геометриялык бөлүштүрүүнү реалдуу түрдө чагылдырат; ал эми интерференциянын өлчөмү 5-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, жер белгилеринин ар бир тилкесине туура келген чекиттик интерференция ийри сызыктарын жазып алат, ал жер белгилеринин тилкеси үчүн интерференция ийри сызыктарынын эки өлчөмдүү диаграммасын көрсөтөт. LAMIS кубун баштапкы мейкиндик-убакыттык байланышкан сүрөттөн "бөлүп алуу" процесси мейкиндик жана интерференция маалыматын санариптик бөлүүгө жетишет.

4-сүрөт. Интерференциялык тилкелерди алып салгандан кийин көрүнүштүн сүрөтүн тазалоо.

5-сүрөт. Жердин бир катар өзгөчөлүктөрүнүн интерференциялык ийри сызыгынын эки өлчөмдүү схемалык диаграммасы.

