滤光片型高光谱成像仪的类型及原理解析

滤光片型高谱成像仪是每次只测量目标上的一个行的像元的光谱分布，它采用相机加滤光片的方案，分为传统滤光片型和可调谐滤光片型。本文对滤光片型光谱成像仪的类型及原理做了解析。

滤光片型高光谱成像仪类型：

以滤光片为基础的系统是用光学带通滤光片使来自场景光谱的一个窄波段透射到单个探测器或者整个焦平面探测器阵列上。这种光谱成像仪结构简单，实现容易。滤光片可以采用可调谐滤光片和空间可变滤光片。其中可调谐滤光片主要包括声光可调谐滤光片（AOTF）和液晶可调谐滤光片（LCTF）。空间可变滤光片又可分为光楔滤光片、线性渐变滤光片、滤光片轮等。

滤光片型高光谱成像仪原理：

声光可调谐滤光片是一种微型窄带可调滤光片，出现于上世纪60年代末，作为一种新型分光器件，AOTF以声光作用原理达到分光目的。当一束复色光通过一个高频抖动的具有光学弹性的晶体时，某一波长的单色光将会在晶体内部产生衍射，以一定角度从晶体中透射出来，未发生衍射的复色光则沿原光线传播方向直接透射过晶体，由此达到分光目的。当改变输入给AOTF功率源的电压时，衍射波长也发生相应变化，由此可检测波长覆盖范围内的任意波长。

液晶可调谐滤光片是根据液晶电控双折射效应制成的新型分光器件，通过改变对液晶所施加电压的大小，分别对波长的相位进行调整，选择波段的输出范围，同时锁定其它波长，从而实现对滤光片的动态调制，获得高精度的窄波输出。

光楔滤光片由多层介质膜干涉滤光片组成，一般放置在靠近面阵探测器的位置，探测器的每一行探测单元接收与滤光片透过波长对应的光谱能量。

线性渐变滤光片是一种光谱随位置变化的滤光片，它在滤光片的工作方向上按线性色散系数变化。线性色散系数定义为：

d_start和d_end分别表示线性渐变滤光片的起始工作位置和终止工作位置，λ_start和λ_end分别表示线性滤光片的起始工作波长和终止工作波长。

滤光片轮是将滤光片装在转轮内，通过滤光片轮的旋转，选择合适的滤光片进入光路，使仪器具有连续的波长覆盖范围。