Global Vision Media Focus
Компания в общей сложности 15 раз появлялась в эфире CCTV, а ее охват через партийные СМИ, центральные СМИ и местные официальные СМИ составил 50 миллионов человек.
Изучение принципа и применения интерферометрического спектрометра с временным регулированием интенсивности воздушного потока.
Среди множества типов спектрометров интерферометрические спектрометры отличаются своими особенностями...Высокая светопропускаемость, высокое спектральное разрешение, высокое отношение сигнал/шум и широкополосное покрытие.Он обладает значительными преимуществами. В отличие от традиционных дисперсионных спектрометров, использующих призмы или дифракционные решетки, он применяет принцип интерференции для наложения света разных длин волн с образованием интерференционных полос, а затем использует преобразование Фурье для декодирования интерференционной информации в спектр. Это позволяет различать чрезвычайно близкие длины волн, поддерживать высокое отношение сигнал/шум в условиях слабого света или инфракрасного излучения и осуществлять широкополосные измерения от видимого света до среднего и дальнего инфракрасного диапазона. Он широко используется в мониторинге атмосферы, дистанционном зондировании окружающей среды и инфракрасном анализе материалов. Суть интерферометрического спектрометра заключается в генерации и регистрации изменений оптической разности хода (ОРХ) для получения полных интерференционных полос и восстановления спектрального распределения. В зависимости от метода получения ОРХ, его можно разделить на типы с временной модуляцией, пространственной модуляцией и временным управлением. В данной статье основное внимание будет уделено интерферометрическому спектрометру с временным управлением на примере классического спектрометра LASIS (Large Aperture Static Interferometric Imaging Spectrometer).
Конструкция LASIS в основном состоит из оптической системы переднего телескопа, интерферометра поперечного сдвига, изготовленного из склеенных полупятиугольных призм, объектива Фурье и матричного детектора. Передний телескоп используется для сжатия апертуры целевого пучка, чтобы она соответствовала интерферометру, тем самым эффективно уменьшая размеры системы (как показано на рисунке 1). Во время работы интерферометр поперечного сдвига разделяет входящее излучение мишени на два когерентных пучка с разностью оптических путей, формируя интерференционные полосы в задней фокальной плоскости оптической системы. Величина разности оптических путей определяет спектральное разрешение: чем больше разность оптических путей, тем выше разрешение. Затем детектор регистрирует интерференционно-модулированное «интерференционное изображение» (как показано на рисунке 2), которое одновременно содержит как двумерную пространственную информацию, так и одномерную спектральную информацию о мишени.
Рисунок 1. Схема оптического принципа LASIS.
(Источник изображения: Ху Бинлян. Обзор развития интерферометрической спектроскопической технологии визуализации (приглашенная статья))
Рисунок 2. «Интерференционное изображение», модулированное интерферометром на выходе LASIS.
(Источник изображения: Ли Сянбинь. Исследование технологии коррекции изображения для статического интерферометрического спектрометра с большой апертурой)
На рисунке 3 показан процесс получения спектральной информации о конкретном элементе наземной структуры с помощью LASIS. На рисунке 3(а) показан процесс получения изображения, где различные символы (■, ★, ●) обозначают местоположение различных элементов наземной структуры. В процессе сканирования детектор постепенно получает интерференционные полосы одного и того же элемента наземной структуры при различных разностях оптического пути, а затем сшивает их в порядке сканирования для получения полной интерферограммы (рисунок 3(б)). Из этой интерферограммы извлекается кривая полосы отдельного пикселя (рисунок 3(в)), и после преобразования Фурье спектральная кривая этого пикселя может быть декодирована (рисунок 3(г)). Весь процесс включает в себя этапы обработки данных, такие как сшивание полос, коррекция темнового тока и обработка шума, декодирование Фурье и спектральная калибровка. Эти этапы обеспечивают точность и надежность спектральной информации каждого пикселя, создавая прочную основу для дальнейшего анализа и применения.
Рисунок 3. Механизм получения спектра LASIS.
(Источник изображения: Ли Сянбинь. Исследование технологии коррекции изображения для статического интерферометрического спектрометра с большой апертурой)
Интерферометрический спектрометр с временным управлением (TCIS) обладает значительными преимуществами перед многими другими технологиями благодаря уникальному сочетанию характеристик: он избегает проблем надежности, связанных с движущимися частями в системах с временной модуляцией, за счет полностью статической интерферометрической структуры, и преодолевает ограничения, связанные с разностью оптических путей и разрешением систем с пространственной модуляцией, благодаря механизму сканирования. В конечном итоге это обеспечивает единый подход, сочетающий высокую стабильность, высокую пропускную способность, высокое отношение сигнал/шум и многоканальное детектирование, что делает его особенно подходящим для сложных условий дистанционного зондирования в аэрокосмической отрасли. Однако эта технология также сталкивается со многими проблемами. Например, сканирование предъявляет чрезвычайно высокие требования к управлению ориентацией платформы; хранение, передача и обработка в реальном времени огромных объемов интерферометрических данных создают огромную нагрузку на вычислительную мощность системы; а радиометрическая калибровка и коррекция фазы в сложных условиях остаются техническими трудностями в обеспечении точности данных. Тем не менее, благодаря оптимизации алгоритмов, увеличению вычислительной мощности и разработке новых технологий обнаружения, интерферометрический спектрометр с временным управлением продолжит выводить возможности спектральной визуализации в наблюдении за Землей и исследовании дальнего космоса на новый уровень.